จากยุคสมัยที่ยังเป็นวิทยาลัยครูนครศรีธรรมราช ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2505 ถึงปี พ.ศ. 2538 ภาควิชาหัตถศึกษาและอุตสาหกรรมศิลป์ เป็นภาควิชาหนึ่งในคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในขณะนั้นได้เปิดสอนเฉพาะหลักสูตรอุตสาหกรรมศิลป์ ซึ่งในระยะแรกเปิดเพียงระดับประกาศนียบัตรการศึกษาชั้นสูง (ปก.ศ.สูง) และได้ขยายการเปิดสอนระดับปริญญาตรี หลักสูตรอุตสาหกรรมศิลป์ (ค.บ.) ในปี พ.ศ. 2530 ต่อมาเมื่อปี พ.ศ. 2538 วิทยาลัยครู ได้เปลี่ยนสถานะเป็นสถาบันราชภัฏ ภาควิชาหัตถศึกษาและอุตสาหกรรมศิลป์ได้เปลี่ยนชื่อเป็นภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม และได้ขยายการเปิดรับนักศึกษาสาขาอื่นเพิ่มขึ้น และในปี พ.ศ. 2539 ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมได้ยกฐานะและดำเนินการเป็นโครงการจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม เพื่อรองรับการเพิ่มกำลังการผลิตบัณฑิตในสายวิทยาศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ตามนโยบายของรัฐบาล
การดำเนินงานในระยะแรกได้ใช้ทรัพยากรที่มีอยู่เดิมของภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ทั้งอาคารสำนักงาน ห้องปฏิบัติการ โรงฝึกงาน รวมถึงคณาจารย์ในสายอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในขณะนั้น เริ่มดำเนินการจัดการศึกษาในหลักสูตรสายเทคโนโลยีอุตสาหกรรมจำนวน 6 โปรแกรมวิชาคือ โปรแกรมวิชาก่อสร้าง โปรแกรมวิชาเซรามิกส์ โปรแกรมวิชาโลหะ ในระดับอนุปริญญา โปรแกรมวิชาเทคโนโลยีเซรามิกส์ โปรแกรมวิชาออกแบบผลิตภัณฑ์ ในระดับปริญญาตรี และโปรแกรมวิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมแขนงเทคโนโลยีการผลิต ในระดับปริญญาตรี (หลังอนุปริญญา)
ในปลายปี พ.ศ. 2540 และกลางปี พ.ศ. 2541 โครงการจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมได้รับอาจารย์เฉพาะทางเพิ่มขึ้น รวมทั้งได้ร่วมมือกับหน่วยงานจากภายนอกทั้งภาครัฐและภาคเอกชนซึ่งมีความชำนาญเฉพาะทางมาช่วยในการสอนและเพิ่มศักยภาพในการจัดการศึกษา เพื่อรองรับและสนองความต้องการการศึกษาต่อของบุคลากรในท้องถิ่นที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะผู้ที่จบการศึกษาระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) ทั้งที่จบใหม่ และผู้ที่ทำงานอยู่แล้ว จึงขยายการให้การศึกษาเพิ่มขึ้นอีก 5 แขนงวิชาในระดับปริญญาตรี 2 ปีหลังอนุปริญญา คือ โปรแกรมวิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม แขนงวิชาเทคโนโลยีก่อสร้าง แขนงวิชาเทคโนโลยีเซรามิกส์ แขนงวิชาเทคโนโลยีไฟฟ้าอุตสาหกรรม แขนงวิชาเทคโนโลยีเครื่องกล และแขนงวิชาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ รวมทั้งแขนงวิชาเทคโนโลยีการจัดการอุตสาหกรรมในปี พ.ศ. 2546 และแขนงวิชาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมในปีพ.ศ. 2549 โดยเปิดให้การศึกษาทั้งภาคปกติที่เรียนในเวลาราชการ และภาคพิเศษที่เรียนในวันเสาร์–อาทิตย์ ซึ่งได้ดำเนินการอย่างเป็นระบบอย่างต่อเนื่องตลอดมา
ในระยะ 10 ปี ตั้งแต่เริ่มจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ในปี พ.ศ. 2539 จนถึงปี พ.ศ. 2548 คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมได้ผลิตบัณฑิตประมาณ 3,000 คน โดยปีการศึกษา 2548 มีนักศึกษาทั้งภาคปกติ และภาคพิเศษ รวมทั้งสิ้น 1,603 คน หากพิจารณาตามแผนพัฒนาการศึกษาระยะที่ 9 (พ.ศ. 2548 –พ.ศ. 2552) คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมได้วางแผนรับนักศึกษา ทั้งภาคปกติ และภาค กศ.บป. ปีการศึกษาละประมาณ 1,000 คน โดยเน้นเปิดให้การศึกษาในหลักสูตรสายเทคโนโลยีอุตสาหกรรมระดับปริญญาตรี 4 ปี และปริญญาตรี (2 ปี ต่อเนื่อง) รวมทั้งการพัฒนาหลักสูตรใหม่และเปิดการเรียนการสอนในระดับบัณฑิตศึกษาในปีการศึกษา 2548
ปลายปี พ.ศ. 2547 เป็นช่วงของการเปลี่ยนแปลง สถาบันราชภัฏทุกแห่งเปลี่ยนสถานะเป็นมหาวิทยาลัยราชภัฏตามพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยราชภัฏ พ.ศ. 2547 และหลังจากพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยราชภัฏ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เมื่อวันที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2547 มหาวิทยาลัยราชภัฏทุกแห่งจะต้องเสนอโครงสร้างการแบ่งส่วนราชการระดับคณะหรือเทียบเท่าคณะเพื่อทำเป็นประกาศกฎกระทรวง ในส่วนของโครงการจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมได้เตรียมความพร้อมและพยายามผลักดันให้โครงการจัดตั้งคณะเป็นคณะในประกาศกฎกระทรวงเช่นกัน แต่โครงการจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สถาบันราชภัฏนครศรีธรรมราช ก็ไม่ถูกนำเสนอเข้าเป็นประกาศกฎกระทรวงและเป็นเพียงแห่งเดียวจากจำนวน 21 สถาบันราชภัฏทั่วประเทศที่มีการจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมอยู่ในโครงสร้าง ซึ่งนับว่าเป็นการพลาดโอกาสครั้งสำคัญของความเพียรพยายามมาตลอด 9 ปี ของการเป็นโครงการจัดตั้งคณะ
แต่ด้วยความมุ่งมั่น ความตั้งใจจริง และความพร้อมของบุคลากรในสายเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ที่จะบริหารจัดการเพื่อพัฒนาและขยายฐานทางวิชาการโดยให้มีการบริหารจัดการในรูปแบบคณะ ประกอบกับพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยราชภัฏ พ.ศ. 2547 เปิดโอกาสให้มหาวิทยาลัยสามารถขยายฐานทางวิชาการ เปิดหลักสูตรและให้การบริการสาธารณะ ซึ่งสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องจัดตั้งส่วนราชการเป็นประกาศกฎกระทรวง คณะทำงานในสายเทคโนโลยีอุตสาหกรรม จึงได้นำเสนอศักยภาพการจัดตั้งหน่วยงานภายใน (คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม) เข้าสู่สภามหาวิทยาลัย เมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม 2548 สภามหาวิทยาลัยเห็นชอบและได้ประกาศจัดตั้งคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเป็นหน่วยงานภายใน เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2548 เป็นต้นไป นับว่าเป็นหน่วยงานภายในหน่วยงานแรกของมหาวิทยาลัยราชภัฏนครศรีธรรมราช