与台湾省政府的所在地中兴新村相同，“中兴”之名意谓反攻大陆（重演中国历代中兴）的国家愿景。同时，与当时也是省立大学的成大并列，即可组成“中兴成功”的造句。兴大亦为台湾本土创校历史次久的高等教育学校。
台湾总督府农林专门学校校舍（今国立台湾大学行政大楼）
公馆时期(1919-1943)
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国立中兴大学前身“台北高农”于日治时期成立，系台湾总督府为培养当地农业技术人才而设立的高等学校之一。1919年，台湾总督府农林专门学校成立，设有农业科和林业科。1922年，新教育令实施后更名为台湾总督府高等农林学校，1927年再更名为台北高等农林学校。1928年（昭和3年、民国17年），该校转交给台北帝国大学，并更名为“台北帝国大学附属农林专门部”。1943年（民国32年），迁至台中并独立设校。[10]
台北高农的公馆校地成为台北帝大发展之校地。1928年，台北帝大创校初期的地图显示了台北高农校园的轮廓。高农校舍主要位于校区南侧，与台湾总督府中央研究所农业部（以下简称农业部）的校舍透过一条中轴道路相连。这段时期，台北高农与总督府农业部的关系紧密，校舍与农业部的地缘关系密切，部分校舍甚至兴建在农业部的用地上。高农经常借用农业部的空间作为教学和典礼场所。
今日台大校园中，第一行政大楼、农化系实验室、矶永吉纪念室等建筑，皆为台北高农时期的遗存。当时主要的四栋教学行政建筑分别是本馆（1926年落成）、农学教室（1925年落成）、林学教室（1923年落成）及化学教室（1924年落成），这些建筑以南北走向的廊道串连。本馆和化学教室即为今日的第一行政大楼及农化系实验室。高农时期，校园南北侧种植了蒲葵树列，至今仍在台大农化系实验室南侧、农业综合馆及共同教学馆之间保存。除了少数移植外，其余树龄皆超过90年。第一会议室和物理系液态氮机室虽在台北帝大时期才完工，但早在帝大成立之前已预定兴建，并保持了高农时期的建筑风格。
台中顶桥仔时期(1943-1950)
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在1943年4月1日（昭和18年），台北帝国大学的附属农林专门部正式分出，改制为“台湾总督府台中高等农林学校”。由于校舍尚未准备妥当，该校暂时借用台北原校舍上课。同年10月1日，学校迁至台中市南郊外约二公里处的顶桥子头（即现今校址），并改名为“台湾总督府台中农林专门学校”。
在1944年4月1日（昭和19年），学校再次改制为“台湾总督府台中农林专门学校”，进一步巩固了其在农林专业教育中的地位。1945年二战结束，11月30日举行闭校仪式；12月1日更名为台湾省立台中农业专科学校。到1946年9月1日（民国35年），学校升格为“台湾省立农学院”，周进三先生被任命为首任院长。此时，学校设立了农艺学系、森林学系和农业化学系，并拥有一个农场及三个演习林。此外，学校订定每年12月1日为校庆纪念日，以纪念学校的创立和发展历程。[11]
台中农学院到省立兴大(1950-1971)
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1950年，学校接收林务局第三模范林场（今惠荪林场）及其办公室，成立台湾省立农学院实验林管理处，并于1954年迁回校本部。1956年，成立植物学系和化学系；1958年，成立畜牧兽医学系；1960年，植物病虫害学系改制为植物病理学系和昆虫学系。同年，行政院核定以台中农学院为基础筹设大学，考虑校名为台中大学、中正大学或中兴大学。[11]
1961年，台湾省立农学院（台中）与台湾省立法商学院（台北）合并为台湾省立中兴大学，标志着中兴大学校名的开始，新设应用数学系和土木工程学系，并成立理工学院。1964年，理工学院成立机械工程学系，同年新设水土保持学系。1968年，成立夜间部，新设历史系、外文系及文学院。1969年，农业化学系扩编为土壤科学系。
中兴大学得名于中华民国政府预计反攻大陆后，台湾省政府迁回台北，中兴新村用地拨给中兴大学。当时，教育部计划将政治大学合并法商学院，台湾省教育厅为保持掌控，将法商学院与台中农学院合并为中兴大学。合并后，中央研究院院士林致平博士担任首任校长。[11]
1950年代，国立台湾大学、省立师范学院（国立台湾师范大学前身）、省立农学院（兴大前身）、省立工学院（国立成功大学前身）并称为台湾高等教育四大学府。
国立中兴大学时期(1971至今)
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1971年7月1日，台湾省议会提议将台湾省立中兴大学升格并改名为“国立中山大学”，但未能成功。同年，中兴大学改隶教育部，正式更名为“国立中兴大学”。1974年，畜牧兽医学系分为兽医学系及畜牧学系，开始独立招生。1976年，理工学院成立环境工程学系。1980年，农学院成立家畜医院。1987年，理工学院成立物理学系。1988年，理工学院分设为“理学院”及“工学院”，理学院包含化学系、植物学系、应用数学系及物理学系；工学院包含环境工程学系、机械工程学系及土木工程学系。[11]
1990年，理学院成立分子生物研究所。1994年，理学院成立动物科学系，由理学院的植物学系、分子生物学研究所及动物学系合并设立“生命科学院”，并在分子生物学研究所成立博士班。1995年3月，台中校总区和台北法商学院的学生会各自成立。同年，家畜医院更名为兽医教学医院。1997年，台中夜间部转型为台中进修部，台北校区夜间部也转型为台北进修部，隔年成立推广教育中心。1999年，成立“兽医学院”，这是全国首创且组织最完整的兽医学院。[11]
1999年9月21日，台湾本岛发生里氏震级7.3级的大地震，震中在南投县集集镇，全台死亡人数超过两千人，中兴大学台中校区也受到严重损害。
2000-2020年发展
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2000年，国立中兴大学法商学院改制为国立台北大学，同年台中校区的校本部增设社会科学暨管理学院。2002年，隶属生命科学院的植物学系、动物学系整合成生命科学系所。同年8月1日，进修部与推广教育中心合并成为进修推广部，并由教学单位转型为行政单位。
2005年，教育部提出兴大与国立台中教育大学整合发展计划，期望将两校合并以达到教育资源重新平均分配的目的。然而，由于中教大的强烈反对以及对合并后校名的异议，计划最终失败。同年，国立中兴大学入选教育部发展国际一流大学及顶尖研究中心计划（五年五百亿）。2008年，兴大再次入选该计划的第二阶段，并与中科合组中科产学训协会。同年5月，国立中兴大学中科校区落成启用。[11]
2010年9月，进修推广部转型更名为创新产业推广学院。2011年8月1日，社会科学暨管理学院更名为管理学院，并增设法政学院。同年，国立中兴大学在顶尖计划第二期（2011-2015）中获得教育部3亿元经费补助。2011年8月1日，李德财博士继任中兴大学第十四任校长。
2014年2月1日，国立中兴大学合并国立台中高级农业职业学校和国立大里高级中学，改制为国立中兴大学附属台中高级农业职业学校和国立中兴大学附属高级中学，创下国内大专院校首次同时拥有高级职业学校和高级中学的纪录。2015年，由于校门已于1983年搬至兴大路，原校址（国光路250号）不易找到校门，行政会议通过增编“兴大路145号”为正门门牌，并作为预设通讯地址。[11]
2017年，拆除旧校门的蒋中正铜像，改为已故校长汤惠荪铜像，原基座的中华民国国徽改为兴大校训。成立“推动学校午餐专案办公室”，创新产业推广学院更名为“创新产业暨国际学院”。2018年4月10日，成立全国首座植物教学医院，变更校徽及校本部内之路名。8月1日，“电机资讯学院”正式成立。
2020年以后发展
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2020年7月，行政院中部联合服务中心透露国立中兴大学有意在南投中兴新村设立分校。10月7日，成立“国立中兴大学中兴新村校区筹备处”，副校长黄振文担任主任，教授蔡冈廷担任首席执行官。11月20日，兴大向教育部申请设置学士后医学系，预计将医学院设于南投中兴新村，但校方优先考量校内现址。
2021年1月，向行政院递件规划设立国立中兴大学南投中兴新村校区，总面积62.5公顷。同年8月1日，正式成立“数据与人工智能专业学院”。11月8日，国立中兴大学加入“台湾国立大学系统”（NUST），与11所国立大学整合资源。2022年2月，教育部核准设立学士后医学系，首年招收23名公费生。资讯科学与工程学系改名为“资讯工程学系”，并增设循环经济学院。9月，南投校区启用，循环经济研究学院率先进驻，未来将成立数据与人工智能专业学院、环境设计与气候变迁专业学院及法律专业学院。11月，成立国立中兴大学复兴校区筹备处。[11]
2023年7月，宣布“中兴大学复兴校区智慧医疗园区BOT案”招商，计划投资逾新台币50亿元（预计2024年8月动工，2028年完工营运）；8月1日，中兴大学医学院正式成立，包括学士后医学系与组织工程与再生医学博士学位学程，并与台中荣民总医院、彰化基督教医院、童综合医院及秀传医疗体系合作，提供专业临床训练。9月13日，南投校区正式启用，循环经济研究学院揭牌，标志着中兴新村南核心大学城的首部曲。[11]同年12月9日，与资讯工业策进会签署合作备忘录，共同推动“中台湾智慧机械与制造大联盟”。
2024年与澳大利亚塔斯马尼亚大学及新南威尔士大学签约成姊妹校。[12]