ระหว่างสำรวจหาสถานที่ตั้งวิทยาลัย ท่านอธิบดีสนั่น สุมิตร พบว่าที่ดินของสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ ณ ตำบลบางมด อำเภอราษฎร์บูรณะ จังหวัดธนบุรี ซึ่งกระทรวงศึกษาธิการขอเช่าไว้ 32 ไร่ ปลูกสร้างอาคารไม้สองชั้นแบบมาตรฐาน 14 ห้องเรียน เสร็จเรียบร้อย ตั้งแต่ พ.ศ. 2501 พร้อม ทั้งบ้านพักครูใหญ่ และโรงอาหาร อีกครึ่งหลัง ได้ถูกทิ้งว่างไว้ แม้จะยังไม่มี ถนน ไฟฟ้า น้ำประปา และโทรศัพท์ ก็ยังมีอาคารพร้อมที่จะให้ใช้ได้ทันที ท่านอธิบดี จึงเสนอสถานที่นี้ เป็นที่ตั้งวิทยาลัยแห่งใหม่ ให้ชื่อว่า “ วิทยาลัย เทคนิคธนบุรี ”

กระทรวงศึกษาธิการ ประกาศตั้ง “ วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี ” เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2503 รับผู้จบเตรียมอุดมศึกษา (ม.6 ปัจจุบัน) เฉพาะสายวิทยาศาสตร์ ศึกษาต่อ 3 ปี ได้วุฒิ ปว.ส. นับเป็นวิทยาลัยเทคนิคแห่งแรกในประเทศไทย ที่รับผลิตช่างเทคนิคจากผู้จบชั้นสูงสุดสายสามัญ กรมอาชีวศึกษา แต่งตั้งนายประภา ประจักษ์ศุภนิติ อาจารย์เอกหัวหน้าฝ่ายวิชาช่างก่อสร้าง คณะวิชาเทคนิค จากวิทยาลัยเทคนิคกรุงเทพ เป็นผู้อำนวยการวิทยาลัย พร้อมทั้งอนุมัติให้อาจารย์จากวิทยาลัยเดียวกัน มาร่วมงาน อีก 6 ท่าน คือ นายสมพงษ์ ปัญญาสุข นางสาวอุบล จันทกมล นายอุทัย แก้วช่วง นายสุธรรม ทวิชศรี นายทนง รุ่งโรจน์ดี และนายอิทธิศักดิ์ ทองคำ

อาจารย์สนั่น สุมิตร อธิบดีกรมอาชีวศึกษา พบทางสว่างจึง เสนอให้โครงการจัดตั้งวิทยาลัยเทคนิค แห่งใหม่ในสังกัดกองวิทยาลัยเทคนิค เพื่อสนองความต้องการของรัฐในด้านช่างเทคนิคโดยรวดเร็วขึ้น คือ รับผู้สำเร็จ เตรียมอุดมศึกษาสายวิทยาศาสตร์ เข้าศึกษาต่อ 3 ปี กระทรวงศึกษาธิการ อนุมัติโครงการนี้ตั้งแต่พฤศจิกายน พ.ศ. 2502

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีสถาปนาขึ้นมาจากวิทยาลัยเทคนิค ธนบุรี ซึ่งเป็นวิทยาลัยในสังกัดกรมอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ 2503 และในปี 2514 ได้รวมกับวิทยาลัยเทคนิค พระนครเหนือ วิทยาลัยเทคนิคโทรคมนาคมเข้าด้วยกัน เป็นสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า สังกัดกระทรวงศึกษาธิการ ต่อมาในปี 2517 ได้ยกฐานะ เป็นสถาบันอุดมศึกษาของรัฐ สังกัดทบวงมหาวิทยาลัย และในปี 2529 สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี เป็นนิติบุคคล มีฐานะเป็นกรมในทบวงมหาวิทยาลัย ตามพระราชบัญญัติ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า เจ้าคุณทหารลาดกระบัง สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ปัจจุบันเปลี่ยนเป็นมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ตามพระราชบัญญัติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี พ.ศ. 2541 ได้กำหนด ให้มีฐานะเป็น มหาวิทยาลัยของรัฐ ที่ไม่เป็นส่วนราชการ แต่อยู่ในกำกับดูแลของรัฐบาล และเป็นนิติบุคคล พระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี พระจอมเกล้าธนบุรี ได้รับการประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 115 ตอนที่ 11 เมื่อวันที่ 6 มีนาคม 2541 มีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 7 มีนาคม 2541