Кафедра теоретической механики как самостоятельное подразделение института существовала с 1930 по 1933 гг. (заведующие — М. Н. Иванов и В. С. Колосунин) и с 1937 по 1940 гг. (заведующие — С. Н. Петров и Н. А. Мясцов). Вновь она была организована в 1950 году и на должность заведующего кафедрой был назначен кандидат физико-математических наук, доцент О. И. Лоткин.
До этого курс теоретической механики читался преподавателями с разных кафедр: теоретической и прикладной механики, вагонов, высшей математики, сопротивления материалов. С момента организации института (1930) и до 1937 года лекции по теоретической механике читал доцент В. С. Колосунин, а практические занятия вел ассистент Н. А. Мясцов, ставший старшим преподавателем, а потом доцентом. Практические занятия вел также ассистент Н. А. Витвитский.
В 1952 году кафедра теоретической механики была объединена с кафедрой теории механизмов и деталей машин и получила название «Кафедра теоретической механики и деталей машин». В 1964, в связи с ростом института и связанного с этим увеличением штата, произошло разделение кафедры, и с этого момента и теперь уже неизменно кафедра «Теоретической механики» существует как самостоятельное подразделение.
С 1973 года по июнь 2015 кафедрой заведовал доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, академик Академии транспорта и академик Российской инженерной академии, ректор ОмГУПСа с 2000 по январь 2010 года и затем его президент — профессор Ильхам Исламович Галиев. Он является автором свыше 400 научных трудов, в том числе — 5 монографий и 25 авторских свидетельств и патентов на изобретения. Им подготовлено 4 доктора и 26 кандидатов технических наук. Профессором И. И. Галиевым и его учениками разработано и создано пневматическое рессорное подвешивание магистральных электровозов ВЛ60 и ВЛ80. Он сформировал квалифицированный коллектив, который обеспечивает учебный процесс по всем преподаваемым дисциплинам, решает научно-методические проблемы, связанные с современными методами обучения, а также актуальные научные проблемы и задачи, выдвигаемые потребностями железнодорожного транспорта. За успехи в научной и педагогической деятельности и за большой вклад в развитие вуза профессор И. И. Галиев награжден высокими правительственными наградами — орденом Почета и медалями.
Доктор технических наук, профессор Виктор Алексеевич Нехаев работает над решением проблем оптимального управления сложными динамическими объектами, в том числе — разработкой методов и алгоритмов оптимального ведения поезда с учетом критериев безопасности движения на основе метода разделения движений системы на «быстрые» и «медленные» составляющие», позволяющего интегрировать сингулярно возмущенные нелинейные дифференциальные уравнения. Им разработан новый векторный метод вычисления передаточных функций, имеющий большое прикладное значение для решения задач динамики сложных механических систем. В. А. Нехаев внес вклад в исследование и разработку квазиинвариантных систем виброзащиты объектов, в исследование устойчивости движения полоза токоприемника подвижного состава, в решение задач динамики подвижного состава при параметрическом возмущении, обусловленном продольной неравноупругостью рельсового пути. Профессор В. А. Нехаев является автором свыше 300 научных работ, имеет 20 авторских свидетельств и патентов на изобретения. Он подготовил 8 кандидатов технических наук, награжден именными часами министра путей сообщения, знаками «Отличник высшей школы», «Почетному железнодорожнику».
С 2015 года заведующим кафедрой «Теоретическая механика» является доктор технических наук, профессор Виктор Александрович Николаев. Он занимается решением проблемы повышения уровня безопасности движения грузовых поездов, вопросами совершенствования тяговых и динамических свойств магистральных электровозов и грузовых вагонов, созданием нового рессорного подвешивания объектов железнодорожного транспорта и человека-оператора. Им разработана методика аналитического конструирования систем виброзащиты, основанных на принципе компенсации внешних возмущений. Им проведен комплекс экспериментальных исследований по оценке влияния отклонений значений конструктивных параметров ходовой части грузового вагона на безопасность его движения, а также создано два видеофильма по динамике вагонов, используемых в учебном процессе на других кафедрах ОмГУПС и на предприятиях Западно-Сибирской железной дороги. Профессор В. А. Николаев является автором 200 научных работ, имеет 12 авторских свидетельств и патентов на изобретения. Он подготовил 6 кандидатов технических наук.
В разное время на кафедре работали: преподаватель Н. О. Соколовская (1968–1995 гг.); старшие преподаватели Е. К. Медлина (1957–1986 гг.), Б. М. Анцыз (1961–1984 гг.), В. Г. Старостенко (1963–1975 гг.), И. Б. Ефимов (1973–1980 гг.), А. П. Хоменко (1977–1985 гг.); доценты В. Я. Зяблицев (1958–1969 гг.), А. И. Булгаков (1969–1981 гг.), С. В. Елисеев (1964–1968 гг.), В. И. Варва (1981–1983 гг.), Л. В. Архипова (1983–1985 и 2013– 015 гг.), Г. Н. Ким (1980–2006 гг.), А. Н. Горбачев (2000–2006 и 2010–2013 гг.), В. Н. Финиченко (2008–2013 гг.).
Долгое время на кафедре работают: заведующий лабораториями С. А. Сазонов, инженеры 3. П. Астрелина и С. В. Чеховский.
Преподавателями кафедры в настоящее время являются: доктора технических наук, профессора И. И. Галиев, В. А. Нехаев, В. А. Николаев, кандидаты технических наук, доценты В. Н. Ушак, В. М. Павлов, Е. А. Самохвалов, кандидат технических наук А. Н. Смалев, преподаватель М. Х. Минжасаров. Почасовые занятия ведет заведующий лабораториями С. А. Сазонов.
Кроме основного курса теоретической механики кафедра ведет специальные курсы: «Основы механики подвижного состава», «Динамика и нагруженность вагонов», «Динамика систем», «Теория систем автоматического управления», «Основы автоматического управления». Все указанные спецкурсы, являясь логическим продолжением курса теоретической механики, более полно раскрывают значение механики как фундаментальной науки и способствуют усилению профессиональной направленности курса теоретической механики.
С 1986 года на кафедре успешно функционирует аспирантура по специальности 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», научными руководителями которой в настоящее время являются доктора технических наук, профессора И. И. Галиев, В. А. Нехаев, В. А. Николаев.
Аспирантуру успешно закончили и защитили кандидатские диссертации В. Н. Ушак (1987), В. Я. Шевченко (1987), Ф. Ф. Ведякин (1990), С. М. Овчаренко (1991), С. В. Окишев (1992), В. В. Требин (1997), Е. А. Самохвалов (1999), В. В. Хренов (1999), М. Ф. Капустьян (2000), В. А. Рыбик (2000), А. Н. Горбачев (2000), О. Ф. Панасенко (2002), Н. В. Закерничная (2003), Н. Ю. Симак (2003), А. В. Смольянинов (2004), П. Б. Сергеев (2004), Д. В. Тарута (2005), Ли Хын Себ (2005), В. Ю. Тэттэр (2005), Н. А. Белоглазова (2005), А. В. Шилер (2006), П. В. Новосельцев (2006), В. Н. Финиченко (2008), Е. С. Калинина (2009), А. Н. Смалев (2011). Докторские диссертации защитили И. И. Галиев (1985), В. А. Нехаев (2000), А. П. Хоменко (2000), В. А. Николаев (2003). В настоящее время после окончания аспирантуры (2012–2015 гг.) готовит к защите кандидатскую диссертацию преподаватель кафедры М. Х. Минжасаров.
Сотрудники кафедры постоянно взаимодействуют с различными подразделениями железнодорожного транспорта в части решения важнейших научно-технических проблем, принимают активное участие в отраслевых и международных симпозиумах и конференциях. Доцент В. М. Павлов является признанным специалистом в области совершенствования и испытания токоприемников магистральных электровозов, в том числе — высокоскоростного поезда «Сапсан». Большой вклад в разработку инструментального обеспечения натурных экспериментальных исследований подвижного состава, проводимых кафедрой, внесен доцентом В. Н. Ушаком. Доцентом Е. А. Самохваловым разработана и внедрена в эксплуатацию высокоэластичная муфта привода вспомогательного оборудования маневровых тепловозов.
В процессе научных исследований и преподавательской деятельности сотрудники кафедры широко используют современную вычислительную технику и инновационные технологии.
Для совершенствования учебного процесса по основному и специальным курсам дисциплин кафедры с 2001 года опубликовано 25 учебно-методических разработок, написано 13 монографий. Произведено полное переоснащение лабораторий кафедры современной вычислительной техникой, подготовлены и читаются студентам очной формы обучения 5 различных курсов лекций в мультимедийном сопровождении, разработаны 3 электронных учебно-методических комплекса для студентов дистанционной формы обучения.
