Tanzimat döneminin başlarından itibaren Batılı devletlerin sanayileşme rekabeti Osmanlı mülkünü pazar haline getirmiş, bu durum Osmanlı idarecilerini çareler aramaya sevketmiştir. Bu bağlamda 1838'de kurulan Meclis-i Umûr-ı Nâfia'da kalkınmanın yolunun tarım, sanayi ve ticaretten geçtiği, bu üç alanda başarı sağlamak için ilim ve eğitime yönelmenin kaçınılmaz olduğu vurgulanmıştır. Sanayi ve sanatlar ile bu dünyada insan hayatını konforlu hale getirecek şartların fenler sayesinde meydana geldiği, 100 kişinin işini tek makinenin gördüğü çağa ayak uydurulamamasının başta ekonomi olmak üzere gündelik hayatta da zorlukları beraberinde getirdiği söz konusu mecliste ifade edilmiştir (bk. Meclis-i Umûr-ı Nâfia). Lakin fabrikalar kurmak için girişimlerde bulunarak ticaret dengesini koruma hedefine, ülkede modern sanayi eğitimini kurumsallaştırmak suretiyle ulaşılabilmenin mümkün olacağı fikri, Tanzimat'ın ilanını takip eden senelerde fiilî bir karşılık bulamamıştır. 1848'e gelindiğinde Avrupa'da hiref (zanaat ve küçük ticaret erbabı) ve sanayide ilerleme kaydetmiş devletlerle ancak bir sanatkâr zümresi yetiştirmek suretiyle aynı seviyeye gelinebileceği, bu şekilde sanayi ürünü ithalinin önüne geçilebileceği düşüncesi dikkate alınmıştır. Ülkenin ihtiyaçlarına ve tebaanın taleplerine uygun bir sanayi mektebi tesisi için harekete geçilmiştir. Fabrika merkezine dönüşen Zeytinburnu'nda açılmasına karar verilen mektep için yeni bir bina tedarik edilmiştir. Öğrencilerin kaydı alınmış ve ders programı tertip edilmiştir. Fakat ilk sanayi mektebi açma teşebbüsü müspet netice verememiştir.
Mekteb-i hiref ve sanayi tesisi için 1850'de sadarete sunulan bir raporla ikinci defa girişimde bulunulmuştur. Meclis-i Maârif'in yönetimi altında bulunması düşünülen mektebe kabul edilecek öğrencilerin yaş aralığı sekiz ile on bir arasında olması istenmiştir. Talebeye nakkaşlık, oymacılık, doğramacılık, çilingirlik, dökmecilik, hakkâklık, dokumacılık, abanosçuluk, saatçilik ve boyacılık alanlarında meslekî eğitim verilecektir. İlk iki yıl teorik eğitimle meşgul olacak olan öğrencilere okuma yazma, hendese, makine, coğrafya, musiki, matematik, fizik ve kimya dersleri okutulacaktır. Üçüncü ve dördüncü yıl pratik eğitim verilecek, beşinci ve altıncı senelerde öğrencilerin, hissedarların menfaatine yönelik imalat faaliyetinde bulunmaları sağlanacaktır. Son iki yılda ise fizik, kimya ve matematik derslerine yoğunlaşılacak, mezunlara 4000 ile 8000 kuruş arasında sermaye verilecektir. Ancak ilgili raporda yapısı ayrıntılarıyla ortaya konan mekteb-i hiref ve sanayi açılamamıştır.
1863 senesine girerken çoğu sanayi ürününün Avrupa'dan ithal edildiği veya oradan gelen işçi ve ham madde ile ülkede imal edildiği gerekçe gösterilerek sanayi mektebi meselesi yeniden gündeme alınmıştır. Esnafın teknik açıdan dönüşümü için bir ıslah-ı sanayi mektebi açılması uygun ve gerekli görülmüş, kurulacak bu mektepte farklı sanatlara yönelik teorik ve pratik eğitim verilmesi planlanmıştır. Mektebin eğitim programında teknik ve yöntem açısından Avrupa'nın gerisinde kalan ve ıslaha muhtaç durumdaki sanat dallarının yer alması uygun görülmüştür. Esnafın icrasına muktedir olamayacağı, ağır sanayiye yönelik yüksek maliyetli sanatlar programda bulunmayacaktır. Gerektiği takdirde bu gibi sanatlar hakkında öğrencilerin bilgi edinmesi için Tophane, Tersane veya Zeytinburnu'ndaki fabrikalardan istifade edilecektir. Dokuzu madene, dördü ahşaba dair ve altısı diğer en ziyade ıslaha muhtaç sanatlardan olmak üzere toplam on dokuz sanat dalı programa eklenmiştir. Her sanat için ayrı kontenjan belirlenmiş ve mektebe senede esnafın yanında çalışan çıraklar arasından seçilecek seksen sekiz öğrencinin alınmasına karar verilmiştir. Aynı yıl İstanbul'da açılan "Sergi-yi Osmânî"de Avrupa'dan gelen modern makine ve edevat ile çeşitli sanayi ürünlerinin teşhir edilmesi sanayileşme çabalarına ve modern bir mektep bünyesinde meslekî eğitimin gerekliliği noktasında bir heyecana yol açmışsa da ıslah-ı sanayi mektebi malî sıkıntılar yüzünden açılamamıştır. 1866 yılında mektebin sanayileşmeye sağlayacağı katkı yeniden dile getirilir ancak yine olumlu bir netice elde edilemez. Bunun yerine daha az maliyetli Mülkiye Mühendis Mektebi'nin kurulmasına karar verilir.
Osmanlı Devleti'nde modern sanayi mektebi açma teşebbüsleri farklı zamanlarda ve çeşitli yapısal teklifleri içeren raporlar çerçevesinde kâğıt üzerinde devam ettiği sırada 1861 yılında Niş'e vali olarak tayin edilen Midhat Paşa, göreve geldikten iki yıl sonra Niş Islahhanesi'nin açılmasını sağlamıştır. Başlangıçta bir yetimhane ve ıslahevi olmasının yanı sıra yaygın mesleklerde pratik eğitimin de verildiği Niş Islahhanesi, zamanla gelişim kaydederek Osmanlı'da sivil meslekî-teknik eğitimin kurumsal mânada öncüsü olmuştur. Islahhaneler kısa sürede birer yerel sanayi mektebi hüviyetine bürünerek evvela Balkanlar'da ardından Anadolu'da yaygınlaşmıştır. Pragmatik amaçlarla kurulan bu kuruluşlar, yaklaşık yirmi yıl süren sanayi mektebi açma serüvenini de etkilemiştir (bk. Islahhane).
Ulum ve fünunu tahsil etmeksizin ve toplumu "medenî milletlerle" eşit hale getirmeden mülkün idaresini mümkün görmeyen Âli Paşa, 1867'de sanayi mektebi tesisi işine yeniden el atmıştır. Malî problemi çözmüş ve Sultanahmet'te bulunan eski Kılıçhane binasını, açılacak olan sanayi mektebine tahsis etmiştir. Aynı sene Islah-ı Sanayi Mektebi'nin kuruluşunu bildiren irade ve 1863 tarihli rapordan derlenen program Takvîm-i Vekâyi' gazetesinde ilan edilmiştir. Ancak kaynakların yetersiz oluşu bir yıl süreyle faaliyete geçilmesine mani olmuştur. Bu sırada Midhat Paşa, Tuna valiliğinden alınarak Şûra-yı devlet reisliğine getirilmiş ve sanayi mektebinin kurulması görevi paşaya havale edilmiştir. Midhat Paşa zaman kaybetmeden Kılıçhane binasını eğitime elverişli hale getirtmiştir. Dâhilî ve hâricî şubeden oluşacak mektep, ıslahhanelerin ruhuna yakın bir şekilde yapılandırılmış, dâhilî şubeye kimsesiz ve fakir çocukların alınması kararlaştırılmıştır. Hâricî şubeye ise çırakların ve diğer talep edenlerin kabul edilmesi uygun görülmüştür. Mektep, fünun ve sanayinin kaynağı olarak görüldüğünden idarede aksamaların önüne geçmek için nizamname hazırlanmıştır. Mektebe yeni memurlar tayin edilmiş ve yaklaşık 100 kadar kimsesiz çocuk toplanmıştır. Şûra-yı Devlet Riyaseti'ne bağlı Dersaadet Sanayi Mektebi, 16 Eylül 1868 tarihinde resmen faaliyete başlamıştır (bk. Midhat Paşa).
Mektebin yıllık masrafı 1.300.000 kuruş olarak hesaplanmıştır. Miktarı net olan Karaköy Hanı'nın kira bedeli, mektebe gelir kaynağı olarak tahsis edilmiştir. Nizamnameye göre idaresi Şûrâ-yı Devlet'e bağlı olan Dersaadet Sanayi Mektebi'nin yönetimi ise Miralay Ethem Bey'e verilmiştir. Bunun yanı sıra dâhilî şubenin müdürlüğü Hacı Hüseyin Efendi'ye, müdür muavinliği vazifesi Mehmed Efendi'ye tevdi edilmiştir. Bir başkâtip, dört kâtip, iki satın alma memuru, bir ambarcı, bir erzak memuru, bir doktor ve diğer hizmetleri görmek üzere otuz memur ve hizmetli görevlendirilmiştir. Takip eden senelerde hâricî şubeye de gerekli atamalar yapılarak kadro genişletilmiştir. Midhat Paşa'nın 1869 senesinde Şûrâ-yı Devlet reisliğini bırakmasının ardından mektebin genel idaresi Dahiliye Nezareti'ne bırakılmıştır. İlk zamanlarda Sanayi Mektebi, üzerinde önemle durulmasının da etkisiyle hızlı bir ilerleme kaydetmiştir. Ancak yönetim zafiyeti baş gösterince mektep 1873'ten itibaren Maarif Nezareti'nin kontrolüne bırakılmış, bir müddet Maarif Nezareti müsteşarının başkanlığında bir komisyon tarafından yönetilmiştir. 1876'dan itibaren ise Ticaret Nezareti'ne devredilmiştir.
Dersaadet Sanayi Mektebi'nin öğrenci kaynağını, din ve mezhep ayırımı gözetilmeksizin on üç yaşından küçük, anne babasız ve fakir çocuklar ile suça karışarak bir yıl veya daha fazla ceza alan çocuklardan oluşturulması kararlaştırılmıştır. Öğrenci kapasitesi 400 olarak belirlenen mektebin mevcudu, gösterilen rağbetin etkisiyle kısa sürede 700'ü bulmuştur. Bu sebeple binası, bazı dükkân ve arsaların istimlaki ile eklemeler yapılarak Sultanahmet Meydanı'na doğru genişletilmiştir. Eğitim süresi beş yıl olarak belirlenen mektepte okutulacak teorik dersler; konuları sınıflara göre taksim edilmiş Türkçe kıraat, gramer ve yazma, hesap, resim, coğrafya, hendese, kimya, Arapça, Farsça, makine ve mekanik ile defter tutma usulü olarak tertip edilmiştir. Söz konusu dersler, zaman içerisinde güncellenmiştir. Terzilik, mürettiplik, kunduracılık, marangozluk, demircilik, çilingirlik ve dökümcülük sanatları ise mektepte otuz usta tarafından verilen meslekî eğitim programlarıdır. Mektebin kuruluşundaki gaye Avrupa'nın sahip olduğu modern teknolojiyi öğrenerek kullanmak ve kullanımını ülkede yaygınlaştırmak suretiyle kalkınmaya katkı sağlamaktır. Bu sebeple zamanla yeni atölyeler kurularak sanat dalları çeşitlendirilmiş, güncel sanatların öğrenilmesi adına yurt dışına da talebe gönderilmiştir.
II. Abdülhamid devrinin ilk yıllarında 1877-78 Osmanlı-Rus Harbi'nin olumsuz etkileri ve memleketin içinde bulunduğu diğer sıkıntılar, Sanayi Mektebi'nin ilerlemesine sekte vurmuştur. Öğrenci mevcudu ile geliri arasında dengesizlik oluşmuş, kullanılan makine, alet ve edevat yenilenememiş, aynı zamanda bir üretim potansiyeline sahip olan mektep, bu özelliğini yitirme aşamasına gelmiştir. 1887 yılında mektebi yeniden tanzim ve ıslah için çalışmalar başlamıştır. Osmanlı Devleti'nin bekasını yetişecek nitelikli insanlarda gören Sultan Abdülhamid, Sanayi Mektebi'ne hususi bir önem vermiştir. Zira bu mektepten sanayi özelinde modernleşme adına beklentiler yüksek olmuştur. Bu sebeple mektebin yeniden intizam altına alınmasına yönelik çalışmaları yürütme görevi bahriye feriklerinden Süleyman Paşa'ya verilmiştir. Yaklaşık üç yıl görevde kalan Süleyman Paşa döneminde mektepte nispeten bir toparlanma görülmüştür. Kapalı olan atölyeler tekrar faaliyete geçirilmiş, Avrupa'dan farklı amaçlara yönelik makine ve alet edevat ithal edilmiştir. Marangozluk, demircilik ve dökümcülük şubeleri için Viyana ve İsviçre'den uzmanlar davet edilmiştir.
1890'da müdürlük vazifesi devrin önde gelen yazar, matbaacı ve ediplerinden Ebüzziya Tevfik Bey'e verilmiştir. Tevfik Bey döneminde mektebin durumu gelir ve giderleri ile eğitim öğretim faaliyetleri yeniden tetkik edilmiştir. Sanayi Mektebi'nin Avrupa'daki emsallerinin oldukça gerisinde kaldığına dair bir rapor hazırlanarak padişaha arzedilmiştir. Çözüm noktasında yapılması gerekenleri de içeren rapor doğrultusunda mektebin idarî ve teknolojik açıdan ilerlemesini sağlamak üzere yabancı bir fen muavininin istihdamı gerekli görülmüştür. Fransa elçiliği nezdinde girişimde bulunularak Fransız bahriyesinde makineci olarak hizmette bulunmuş bir mühendis olan Mösyö Servier'in istenilen vasıflara sahip olduğu kararına varılmış ve İstanbul'a davet edilmiştir. Teklifi kabul eden Servier, Sanayi Mektebi'ni yeniden yapılandırmak için 1892'de çalışmalara başlamıştır. Altı yıl görevde kalan Servier, Sanayi Mektebi'nde dönüşümü başlatmıştır. Mektebin yetimhane algısından kurtularak orta dereceli bir teknik-eğitim kurumu olması noktasında gayret sarfetmiştir. Demir ve ahşaba yönelik sanatlar dışındaki bütün meslekleri programdan çıkartmıştır. Tesviyecilik, tornacılık, marangozluk ve oymacılık sanatları temel alınmıştır. Yılın herhangi bir döneminde öğrenci kaydı alınmasının önüne geçilmeye çalışılmıştır. Kabul edilecek talebenin yaş sınırı on üç ile on beş aralığına çekilmiş, sayı 300 ile sınırlandırılmıştır. Teknik derslere önem verilerek atölyelerde temrinle sanat eğitimi verilmesi uygulamasına geçilmiştir. Mezunların vilayet sanayi mekteplerinde, alanlarına göre özel veya kamuya yönelik işletmelerde istihdamı sağlanmıştır. Mektep eğitim öğretimindeki Fransız ekolü Servier'den sonra da uygulamada kalmıştır. 1893'te Orman, Maâdin ve Ziraat Nezareti'ne bağlanan mektepte teknik müdür yardımcıları yabancı uzmanlardan seçilmiştir. 1909'da yaklaşık kırk yıldır uygulanagelen nizamnamesi yenilenmiş, parasız ve yatılı olarak tanımlanan mektebe, gündüzlü öğrenci alımına da başlanmıştır. Eğitim süresi beş yıl olarak belirlenmiş, fen muavinliği görevi için Avrupa'daki sanayi mekteplerinin birinden mezun olma şartı getirilmiştir. II. Meşrutiyet'in başında mektebin idaresi tekrar Ticaret ve Ziraat Nezareti'ne havale edilmiştir. 1913'teki değişiklikle programa inşaat şubesi eklenmiştir. Ancak mektep, 1914'ten sonra iki yıl kapalı kalınca söz konusu şubenin açılması 1916 senesini bulmuştur. Sanayi Mektebi, bu dönemde Macar uzmanlar tarafından yeniden yapılandırılmış ve 1919'da İstanbul Sanayi Mektebi Nizamnamesi ilan edilmiştir. Program, tesviye makinistliği, elektrik, döküm, model, demir, torna ve ziraat makinistliği olarak şekillendirilmiştir. 1921 yılına kadar üç defa programı değiştirilen Sanayi Mektebi, 1923'te vilayet özel bütçesine dahil edilmiştir. Bu tarihe kadar mektepte kullanılan alet edevat ve makineler Avrupa'dan ithal edilerek çeşitli mesleklere yönelik güncel teknolojinin transferi sağlanmıştır. 1924'te mektepte tesviyehane, dökümhane, modelhane, elektrikhane ve motorhaneden mürekkep atölyeler ile yedi şube bulunmaktaydı.
Modernleşme çabalarının önde gelen eğitim teşebbüslerinden biri olan Sanayi Mektebi mezunlarının önemli bir kısmı ülke içerisinde öğrendiklerini uygulama imkânı bulmuştur. Tesviyecilik ve marangozluk alanlarında kalifiye eleman ihtiyacının giderilmesine katkı sunmuşlardır. Açıldığı dönemden itibaren teknik eğitimin modernleşme sürecinde oldukça önemli bir rol üslenen Dersaadet Sanayi Mektebi, 1931 yılında 1867 nolu kanunla Mıntıka Sanat Mektebi'ne dönüştürülmüştür. Daha sonra İstanbul Bölge Sanat Okulu ve Akşam Erkek Sanat Okulu, Sultanahmet Erkek Sanat Enstitüsü ve Sultanahmet Endüstri Meslek Lisesi isimleri altında orta dereceli meslekî eğitim kurumu olarak açıldığı yerde Millî Eğitim Bakanlığı'na bağlı eğitim kurumları arasında yerini almıştır. Bugün ise Sultanahmet Meslekî ve Teknik Anadolu Lisesi olarak eğitim öğretim faaliyetine devam etmektedir.