南洋理工大学前身为1955年由民间发动筹款运动而创办的南洋大学，南洋大学的倡办人是新马胶业钜子陈六使先生，云南园校址由新加坡福建会馆捐赠；1981年，新加坡政府在南洋大学校址成立南洋理工学院，为新加坡经济培育工程专才；1991年，南洋理工学院进行重组，将国立教育学院纳入旗下，更名为南洋理工大学，与快速发展的教育事业齐驱并进；2006年4月，南洋理工大学正式企业化。
南大设有工、理、商、文四大学院，下设12所学院，并拥有国立教育学院及拉惹勒南国际研究院两个自主机构，为超过20000名本科生及8700名研究生学员提供国际一流的高品质全球教育，吸引着来自区域内及世界各地的众多精英学者。来自40多个国家的2500名优秀教职及科研人员，形成雄厚的师资力量，其丰富多元的教学及研究经验，为南大提供了广阔的国际视野和发展前景。
“本科生在校研究计划”是南洋理工大学2004年推出的计划，让本科生参与各种研究项目，以刺激学生的研究文化。在本科生在校研究计划中，优秀的本科生（四年学士学位二或三年级生，与三年学士学位二年级生）将受邀参与，并可从该校超过800个研究项目中选择，包括工程、生物科学、传播、工商管理、会计及人文学的研究项目，充分体验校园浓郁的研究学术氛围。成功在“本科生在校研究计划”下从事研究的本科生将成为该校校长研究奖学金得主（NTU President Research Scholars）。本科生在校研究计划的灵活性让奖学金得主能够自由地追求自己喜欢的领域及与就读学员不同的研究领域。
该校所推行的“本科学习体验计划”，为学生提供多元化的通识教育，包括校园住宿及海外浸濡机会，让学生根据其兴趣选择丰富的主修和选修课程，增广见闻、积累知识。
“杨振宁精英计划”旨在为全球顶尖研究院输送优异学员，进而培养21世纪带领全球发展的科技人才。
由中国各级政府部门选派到新加坡南洋理工大学而进修的课程，因入读前相对而言需要一定的行政级别，毕业后回到行政机构更是能获得大幅擢升，而被誉为“中国市长班”。
根据2015年4月学校官网显示，该校有6个跨学科研究群组，它们包括高级计算与媒体研究群组、生物医学与配药工程学研究群组、环境与水技术研究群组、信息与传播研究群组、聪颖设备与系统研究群组及纳米科学与纳米科技研究群组，一共有33所研究院；也设立了高等研究所（Institute of Advanced Studies），并组织一组世界各地网罗研究有成的与诺贝尔奖得主和其他顶尖科学家为研究顾问；九层楼高的科技大厦是校园内点燃创意火花的科研温床，一共设有4个跨领域科技研究走廊和6个科研中心。
研究机构有：Nanyang Environment and Water Research Institute、Institute for Media Innovation、Energy Research Institute、Insitute on Asian Consumer Insight、Institute of Catastrophe Risk Management、Institute for Sports Research、Maritime Institute、Nanyang Institute of Technology in Health and Medicine、The NTU Complexity Institute、Air Traffic Management Research Institute等。
根据2015年4月学校官网显示，该校在高级材料、生物医学工程、绿化能量和环境、电脑生物、高科技系统、纳米科技与宽频传播的研究扬名国际；此外该校世界第一的发明包括人造心脏、医疗机器人及精准的工程科技等；在2005年中，该校的各个学院及超过60所研究院一共参与超过1000个研究项目，研究项目当中，一半是基本研究，其余的则是应用研究。2013年，该校在新加坡国内获得了5.225亿美元的外部竞争的研究经费（包括MOE赠款）。
创新高科技，奠定全球性卓越大学；全方位教育，培养跨学科博雅人才。
建成一所伟大的全球大学，以科学和技术为基础，通过跨学科教育和研究培养领导者并创造社会影响。
南洋理工大学的标识反映了该校是一所享有盛誉的多学科科研密集型大学的地位。标志使用了突出的红色、蓝色及金色。红色代表着该校学生的热忱与活力，蓝色则经常与高科技相提并论。该校的校徽摆在校名旁，为该校增添几许庄严。校名使用的字体表达了该校为培育未来的领导人的终身使命。
孙燕姿：歌手
泳儿：歌手
沈冰：中央电视台主持人
裴浩正：国际折纸奥林匹克冠军、《最强大脑》项目设计师，曾获得国际和平奖
吴天胜：世界记忆大师，中国第一位世界记忆冠军，2014年参加江苏卫视《最强大脑》
陈欧：青年企业家，聚美优品创始人
韩旭：湖南大学机械与运载工程学院院长
白薇秀：演员
瑞恩（芮恩）：歌手，演员
1955年，东南亚第一所中文大学南洋大学由民间发动筹款运动而创办起来，云南园校址由新加坡福建会馆慷慨捐赠。
1980年，南洋大学和新加坡大学合并，成立新加坡国立大学。
1981年，新加坡政府在南洋大学校址成立南洋理工学院，为急速腾飞的新加坡经济培育工程专才。
1985年，南洋理工学院被英联邦工程理事会评为世界上最杰出的工程学院之一。
1987年，成立会计与商业学院，现已发展成为享誉国际的南洋商学院。
1988年，成立应用科学学院。
1991年，南洋理工学院进行重组，将国立教育学院纳入旗下，更名为南洋理工大学，成为该校的自主学院。
1992年，成立传播学院。
1995年，会计与商业学院更名为南洋商学院。
1996年，南洋大学校友录转入南洋理工大学保存。
2000年，应用科学学院进行重组，成立计算机工程学院和材料工程学院。
2001年，设立生物科学学院，同年，土木与结构工程学院更名为土木与环境工程学院。
2003年，九层楼高的科技大厦落成，是校园内点燃创意火花的科研温床，共设有4个跨领域科技研究走廊和6个科研中心；与斯坦福大学建立战略联盟，合办环境科学与工程研究课程；推出新制度，让初级学院学生可以提早加入该校。
2004年，推出"本科生在校研究计划"，让以学术学习为主的本科生有机会参与各种研究项目；采取自主招生标准，有招收10%新生的自主权；与新加坡体育学校落实计划，为体校生策划突破性的直通车综合课程；设立人文与社会科学学院，开办经济学荣誉文学士学位课程，并推出中文、英文、经济学、心理学和社会学副修课程；开办三项全新本科课程：化学与生物分子工程学位课程、计算机科学学位课程以及海事研究学位课程；设立中国策略处与印度策略处；与康奈尔酒店管理学院签约，设立康奈尔-南洋款待管理学院，提供联合硕士学位课程。
2005年，庆祝创校50周年；在英国《泰晤士高等教育增刊》全球200最佳大学排行榜中再次跻身50强，名列第48位；在全球科技大学当中名列第26位；人文与社会科学学院推出全面的学位课程；艺术、设计与媒体学院和理学院学位课程开班；机械与制造工程学院更名为机械与宇航工程学院，新设立的宇航工程系开办新加坡首个宇航工程学位课程；材料工程学院更名为材料科学与工程学院；附属工程学院的生物工程系和化学与生物分子工程系合并为化学与生物医学工程学院；设立高等研究所；在北京中关村和上海张江高科技园区设立办公室；与欧洲最大规模公营研究机构——法国国家科研中心签署合作协议。
2006年，该校正式自主，从法定机构转为非盈利企业；在中国举办首次海外毕业典礼，庆祝中国学员圆满毕业；将12所学院重组为工、理、商、文四大学院；设立"杨振宁精英计划"；推出全球暑期学习计划；坐落于新加坡科研新区中心地带的该校纬壹校区正式启用；传播与信息学院正式易名为黄金辉传播与信息学院；新设立的拉惹勒南国际关系学院是该校第13所院校，也是该校一所自主的研究学院，高级智囊机构-国防与战略研究院，将继续归属为拉惹勒南国际关系学院旗下的主要研究机构。
2007年，该校第二个校区该校纬壹校区和校友俱乐部正式开幕。该校计划在新校区内设立研究生院；设立环境与水源研究院；“该校优秀毕业生奖”正式推出；设立本科教育委员会；在雅加达、孟买、上海、北京与山东设立该校校友会；全国研究基金提供该校2000万的资金，以提升环保水源净化的研究与提供新一代电子科技发展的媒介；“南洋助理教授”计划设立；该校孔子学院开幕。
2020年6月3日，英国泰晤士高等教育公布了2020年亚洲大学排名，进入前十名的有新加坡南洋理工大学。
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