2002年10月，在原流体机械及流体动力系基础上组建流体动力与控制学院，为学科建设与发展提供了更大的空间与机遇，学院进入全面可持续发展时期。同年，测控技术与仪器专业创办并于2003年招生，使学院的专业设置更趋合理，办学规模进一步扩大，构成了比较完善的专业学科群。
2003年，学院实现水利水电工程和流体力学两个二级学科硕士学位授予权的突破，并增设流体机械及工程、机械电子工程两个高校教师硕士授权点。
2004年7月，学院新实验办公楼投入使用，学院硬件条件得到显著改善，有力地支持了学院的发展。同年10月学校聘请中科院胡文瑞院士来校工作，办公室设在流体学院。在胡文瑞院士的直接指导下，学院在风能开发利用方面的研究工作获得了快速发展，成立了兰州理工大学风能技术研究中心，我院其它学科也得到了快速发展。
2005年，学院再获动力工程及工程热物理一级学科硕士学位授予权和动力机械及工程二级学科硕士点，构建了“覆盖面广、门类齐全”的硕士培养体系，并成立太阳能与气体水合物研究中心，为学科交叉与可再生能源特色发展奠定基础。同年12月，学院成功主办全国风力机空气动力学学术会议，包括庄逢甘、崔尔杰、胡文瑞、李家春、刘高联、吕达仁等六位中科院院士在内的近百位专家参会，时任甘肃省省长陆浩出席，彰显学术影响力提升。
2006年，学院牵头成立兰州理工大学温州泵阀工程研究院，拓展了对外合作与科技服务的渠道。同年，动力工程及工程热物理一级学科、液压传动与控制交叉学科获批省级重点学科。
2007年，学院科研平台与项目取得多项突破，显著提升了在风能与可再生能源领域的科研层次和影响力。在胡文瑞院士推动和北京大学支援下，建成了900平方米的风洞实验室。同年，学院获评学校首个国家“973”计划课题——李仁年教授负责“大型风力机高性能叶片的气动、气弹与气动声学综合分析研究”，并参与另一课题，标志着我校在该类国家重大基础研究项目中实现零的突破。当年学院还获得国家“863”计划课题和项目两项，分别为风力机组叶片的先进翼型族气动数据的粗糙度敏感性研究和太阳热能与生物质能互补的高效规模供热关键技术，也是我校主持的首个国家“863”计划项目。
2008年1月，学院获批的甘肃省风力机工程技术研究中心揭牌时，时任甘肃省省委书记陆浩、省长徐守盛等出席仪式，体现省委省政府对学院可再生能源方向的高度重视。为进一步完善能源学科布局，同年学院创办风能与动力工程专业（教育部目录外专业），次年招生70余人。2009年5月，学院更名为能源与动力工程学院，并成立可再生能源研究院，标志着学科涵盖面正式拓展至能源全领域。
2011年，学院热能与动力工程专业入选教育部“卓越工程师培养计划”，并获批动力工程及工程热物理一级学科博士点，形成“本科—硕士一博士一博士后”全链条人才培养体系。2012年，与沈阳鼓风机集团共建的“国家级工程实践教育中心”获批成立，并先后与十余家水力机械、液压传动企业建立实践基地，强化工程实践培养；同年获博士后科研流动站，形成完整人才培养体系，并成立甘肃省液压气动工程技术研究中心。
2013年，学院专业名称按教育部目录调整优化：能源与动力工程、机械电子工程、新能源科学与工程专业名称正式确立，体现学科与现代能源体系的接轨。同年，能源与动力工程专业获批教育部首批本科专业综合改革试点，是地方高校第一批本科专业综合改革试点专业。
教学与科研团队建设成果显著。2014年，“流体机械与流体工程”教学团队获评省级教学团队，推动教学改革与课程建设；李仁年、冀宏教授完成的成果“以产品设计能力培养为核心的国家特色专业建设——以流体机械为例项目”获甘肃省教学成果一等奖。科研方面，学院培育多个高水平团队：“风力机空气动力学”（2012年）、“现代液压元件与数字电液技术”（2013年）、“特殊泵与液力透平内部流动”（2013年）及“太阳能与生物质能互补供能系统”（2014年）等团队累计承担国家级项目近50项。2014年，甘肃省流体机械及系统重点实验室（培育基地）获批，形成水力机械流动控制、风力机气动弹性、液压数字电液技术三个特色方向。
2015年，学院牵头建设西北低碳城镇支撑技术协同创新中心，服务区域可持续发展战略，标志着学院在能源低碳化与城镇治理交叉领域迈出新步伐。
2015年8月23日，学院举办成立50周年暨水力机械专业创办60周年庆典。中国科学院院士胡文瑞、中国工程院院士李培根、杨华勇等学界泰斗，与400余名代表参会，回顾专业从哈工大西迁至甘肃的“两次搬迁、三次创业”历程，致敬一代代学者“扎根西部、科教报国”的精神，回顾了专业创造的学校多项第一：首位硕士、第二个博士点、首个“973”项目、首批卓越工程师计划等，并孵化温州泵阀研究院等创新平台。徐耀铭、王益群等奠基人讲述“三校传承”史诗，校友李理诠释“实业报国”使命。庆典通过院士题词、致敬仪式与成果展，立体展现学院“育人为本、创新为魂”的丰碑。
十三年间，学院实现了从规模扩张到质量提升、从单一发展到协同创新、从传统领域到新兴产业的转型升级。这一发展历程生动诠释了科学发展观的核心要义，形成了特色鲜明的学科生态，打造了产学研用协同创新格局。
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