En 1978 el Dr. Manuel Valerio Ortega Ortega, entonces director general del Cinvestav, con el apoyo del Dr. Jorge Fonseca García, realizó un estudio entre las industrias metalúrgicas del área no ferrosa en particular de la fundición y extractiva para diagnosticar la pertinencia de la creación de una nueva unidad que trabajará en esos temas de investigación. Como resultado de dicho estudio, en 1979 se determinó que el lugar más adecuado para crear una nueva unidad del Cinvestav, la cual estuviese  dedicada al desarrollo científico en  las especialidades de fundición y extractiva sería en el Estado de Coahuila, específicamente en la ciudad de Saltillo, la cual se encontraba en un punto estratégico por la gran cantidad de industrias metalúrgicas no ferrosas con las que contaba, además de estar rodeada de centros industriales y mineros en la ciudades de Monterrey, San Luis, Zacatecas, Torreón, Monclova y Chihuahua.

En 1980 se crea un programa de formación de recursos humanos para cubrir la escasez de profesionales de alto nivel en el campo de la metalurgia no ferrosa en el país, por lo que se envía a 20 estudiantes a realizar estudios de maestría y doctorado en campos selectos de la metalurgia en diferentes universidades extranjeras de prestigio.

Se instala la primera sede oficial de la Unidad Saltillo del Cinvestav a cargo de Jorge Fonseca García, en oficinas del Instituto Tecnológico de Saltillo de 1981 a 1982 posteriormente se trasladó a una casa habitación, en la colonia Universidad, que se habilitó como oficina en donde iniciaron sus actividades como unidad académica y empezaron a ofrecer los primeros servicios de capacitación a la industria metalúrgica con el apoyo del Instituto Tecnológico de Saltillo. 

En 1985 Héctor Nava Jaimes, director general del Cinvestav, nombra jefe de la Unidad Saltillo a Manuel Méndez Nonell  y ya con su dirección se logra conjuntar un pequeño grupo de investigadores con el retorno de algunos miembros del programa de formación de recursos humanos y la contratación de personal adicional, lo que permite a la Unidad Saltillo del Cinvestav empezar a trabajar de forma sistematizada.

En 1988 inicia formalmente el Programa de Maestría en Ciencias en Metalurgia no Ferrosa, la cual en 1994 evoluciona a Maestría en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica y se crea el Programa de Doctorado en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica.

Años mas tarde teniendo en cuenta que en Coahuila se presenta alta concentración de industrias relacionadas con la cerámica en 1999 se crea el Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Cerámica y en 2002 el Programa de Doctorado en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica y Cerámica.

Durante los siguientes años la Unidad Saltillo del Cinvestav, sigue indagando acerca de las necesidades de investigación y servicios del sector manufacturero enclavado en el Estado de Coahuila y sus alrededores, por lo que en 2006 amplia sus líneas de investigación y crea los programas de Maestría y Doctorado en Ciencias en Robótica y Manufactura Avanzada y en el 2013 la Maestría en Ciencias en Sustentabilidad de los Recursos Naturales y Energía. 

Actualmente, el número de investigadores con grado de Doctorado en la Unidad Saltillo es de 51, incluyendo 4 Profesores por Cátedra CONACYT, y se cuenta con personal auxiliar y técnico que apoya las actividades de investigación. 

La Unidad Saltillo es reconocida en los ámbitos regional y nacional por la calidad en sus tareas de educación e investigación, lo que se refleja en la membresía de los investigadores (94%) en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y el registro de los programas académicos en el Programa Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) del Conacyt. Debido a la naturaleza de las disciplinas que cultiva, la Unidad Saltillo desarrolla una vinculación intensa con el sector productivo a través de proyectos de investigación, consultorías, servicios de laboratorio, servicios de información y de capacitación. 

Por otro lado, mantiene una relación estrecha con el Gobierno del Estado de Coahuila en el marco de un Convenio de Concertación de Objetivos, que considera a la Ciencia y Tecnología de capital importancia para el desarrollo regional.