Инженерные училища были первыми военно-учебными заведениями, появившимися в Европе. Предполагается, что первое инженерное училище было основано в Дании в XVII столетии. Затем, уже гораздо позже, в Англии появились саперно-минное и инженерное училище. Образование инженерных училищ во Франции и Германии относится уже к XVIII столетию. В России инженерные школы начали развиваться в XVIII столетии. Первая военная инженерная школа была основана Петром Великим в Москве в 1712 году, и была она рассчитана поначалу только на 23 воспитанника. Просуществовала она недолго. В 1719 году была открыта такая же школа в Санкт-Петербурге; на ее укомплектование были взяты воспитанники московской школы. В 1723 году московская школа присоединилась к петербургской. Как в московской, так и в санкт-петербургской школах образование давалось крайне скудное: в них обучали математике и фортификации. Расширение предметов преподавания и вообще улучшение организации обучения состоялось лишь после соединения Инженерной школы с артиллерийской в 1728 году. В 1762 году соединенные школы были преобразованы в артиллерийский и инженерный шляхетный кадетский корпус. В 1800 году корпус был переименован во 2-й кадетский и с этих пор стал постепенно терять свой специальный характер.

В это время с увеличением численности вооруженных сил возросла потребность армии в образованных офицерах, и стал ощущаться недостаток военно-учебных заведений. В 1805 году был утвержден план воспитания дворян, суть которого заключалось в создании вертикали образования: сначала дети дворянских фамилий обучались в региональных военных училищах, а затем — в столичных 1-м (кадетском) и 2-м корпусах. Неспособным к военной службе предоставлялась возможность поступления в университет. На первый и второй корпуса смотрели как на высшие специальные заведения. Положением 1805 года различие между ними было уничтожено. Корпуса должны были подготавливать офицеров для всех родов войск, в том числе для артиллерийских и инженерных.

Весь курс обучения предполагалось разделить на 4 года. В первый год продолжалось общее образование с добавлением основ некоторых военных наук. Во второй год заканчивалось преподавание общих нау, и вводилось военно-специальное образование. Преподавались тактика, стратегия, военная история, регулярная (долговременная) фортификация; кроме этих дисциплин изучались статистика, механика и прочие математические и технические науки. В третий и четвертый годы преподавались преимущественно военно-специальные науки: артиллерия, иррегулярная фортификация (применительно к местности), полиорцетика (атака и оборона крепостей) и история военных наук; также изучались: высшая математика, механика, право (гражданское и военное), отечественная история и технология.

Нетрудно заметить, что с помощью утвержденного в 1805 году плана желали отделить общее образование от специального, для этого и предусматривалось создавать региональные (губернские) и столичные корпуса. Далее, в столичных корпусах стремились разграничить военное и высшее специальное образование. То есть столичные корпуса состояли как бы из двух учебных заведений: младшие классы были общие военные, а старшие имели сходство с академиями конца XIX века. Но такой порядок предусматривал слишком высокий объем преподавания, так как предполагалось давать кадетам солидное общее образование. Этот порядок уничтожил специально-артиллерийское и инженерное направление второго корпуса.

Немногим ранее, в 1804 году была учреждена небольшая Инженерная школа для образования военных кондукторов, поскольку 2-й корпус не снабжал армию нужным количеством офицеров. В 1810 году эта школа была преобразована; объем преподавания был значительно расширен, и она была переименована в Инженерное училище, причем одновременно при училище были учреждены офицерские классы, которые позже в 1855 году отделились от училища (подробнее об этом см. ниже). Вновь образованное училище было поддерживаемо великим князем Николаем Павловичем, который был в то время генерал-инспектором по инженерной части. В 1818 году помощником великого князя становится граф К. И. Опперман, который сочувствовал идеям Николая Павловича и всячески старался поддержать новое учреждение.

В 1819 году великий князь составил доклад государю, в котором предложил упразднить половину солдатской роты при инженерном ведомстве за ненадобностью, а освободившиеся деньги выделить для училища. Государь утвердил доклад 24-го ноября 1819. Эту дату принято считать днем основания Главного инженерного училища, в состав которого входит уже существующее Инженерное училище. В училище принимались молодые люди в возрасте 14—18 лет. Поступающие сдавали вступительные экзамены по арифметике, алгебре, географии, французскому или немецкому языку, истории, русской грамматике, рисованию и начальным основам геометрии. Поступившие в училище получали звание кондукторов.

Училище делилось на два отделения: низшее — кондукторское (которое в свою очередь состояло из трех классов) и высшее — офицерское (состояло из двух классов). Время, проведенное в училище обучающимися, как офицерами, так и кондукторами, засчитывалось как время действительной службы. Главное Инженерное училище помещалось сначала в павильоне Михайловского (ныне Инженерного) замка. В 1821 — 1822 году оно было переведено в Михайловский замок.

В начале XIX века получили развитие многие отрасли науки, такие как физика, химия, механика, не осталось позади и военное дело. Произошли коренные реформы в организации войск и государственной системе военного образования. Изменились требования, предъявляемые к инженерам, круг их задач расширился. Необходимость серьезного образования инженерного офицера отчетливо осознавалась учредителями Инженерного училища. Руководство училища понимало, что уровень народного образования был низок, и не следовало рассчитывать на хорошо подготовленных молодых людей. Поэтому требования на приемном экзамене были невысокими. Кроме этого в учебных планах присутствовали общеобразовательные предметы. В офицерских классах преподавались: физика, химия, черчение, начертательная и аналитическая геометрия, практическая тригонометрия, строительное искусство, механика, фортификация. В кондукторских классах изучались: арифметика, алгебра, геометрия, история, география, русский и французский языки, рисование, экзерциция, артиллерия, полевая фортификация, аналитическая геометрия и дифференциальное исчисление.

Как видно из этого списка, высшая математика поначалу в училище не преподавалась. Вопрос о введении этого предмета оспаривался графом Опперманом, который ссылался на отсутствие достаточного учебного времени. Граф Сиверс, бывший в то время руководителем заведения, настаивал на введении высшей математики, так как без нее учреждение будет скорей походить на ремесленное училище. К счастью, предмет был все же введен в образовательные программы.

В 1826 году император Николай I повелел учредить особый комитет для рассмотрения учебных курсов кадетских корпусов. Этот комитет работал пять лет и в 1831 году был закрыт. Результатом его работы стал устав военных заведений, определяющий учебные программы. Устав предписывал принять меры для образования большего числа офицеров, предназначавшихся на службу в артиллерию и саперные отряды. Также были освещен вопрос об экзаменах применительно к каждому отдельному училищу, а также многие другие вопросы. Изменения коснулись 1-го, 2-го корпусов, специальных заведений, среди которых было и Инженерное училище.