С момента создания нового структурного подразделения, то есть с 01.07.2016 г. возглавил Политехнический институт ЮУрГУ проректор по учебной работе университета, доктор технических наук, профессор Радионов Андрей Александрович. Под его руководством в течение полугодия были сформированы все основные функциональные связи и процессы внутри института, а также отработаны связи института со всеми службами университета. После начальной организации всех процессов необходимость в управлении институтом лицом в должности проректора университета оказалась нецелесообразной. На следующем этапе становления института, с учетом реализации в вузе программ «Национального исследовательского университета» и «5-100», потребовалось дальнейшее стратегическое планирование и системное развитие всех сфер жизнедеятельности института. Необходимо было ввести выделенного руководителя.  

В связи с этим 6 февраля 2017 года на должность директора был переведен проректор по научной работе доктор технических наук, профессор Ваулин Сергей Дмитриевич. В октябре 2023 года институт возглавил Иванов Михаил Александрович. Первый заместитель директора института – доктор технических наук, профессор Щуров Игорь Алексеевич, заместителями директора также являются: Ильин Иван Александрович, Киесш Ирина Егоровна, Штин Светлана Валентиновна, Аникин Александр Сергеевич. Все они вместе с заместителями директора по шести направлениям: автотранспортному (АТ) – Альметовой З.В., аэрокосмическому (АК) – Зарницыной Е.А., материаловедения и технологий (МиТ) – Ердаковым И.Н., машиностроительному (М) – Карпинским А.В., энергетическому (Э) – Бычковым А.Е., ЗФ – Понькиным А.В. составляют оперативный совещательный орган – дирекцию института. Общее руководство институтом осуществляет избираемый на пять лет Ученый совет Политехнического института.  

В 2021 году подведены итоги участия ЮУрГУ в масштабной государственной инициативе – в Проекте 5-100. В том же году ЮУрГУ стал одним из 17 вузов – победителей в новой программе «Приоритет 2030», которая во многом определила направления научной деятельности сотрудников Политехнического института. В числе прочего, получили дальнейшее развитие такие передовые исследования, как защита Земли от астероидов, разработка новых материалов, цифровые технологии производства и аддитивные технологии, микромеханика и динамические измерения. Данные направления реализуются в тесном взаимодействии с крупными научно-образовательными центрами вуза, которые были сформированы при непосредственном участии работников института. Так, одним из преимуществ АТ направления является созданная в рамках программы НИУ лаборатория энерго- и ресурсоэффективных технологий в дизелестроении и ее крупный исследовательский комплекс на базе HORIBA. Преимуществом АК направления является аналогичная лабораторная база, которую образуют лаборатории экспериментальной механики, композиционных материалов; полученные возможности моделирования на суперкомпьютере с использованием известных программных комплексов ANSYS, LS-DYNA, LMS. Уникальный учебный центр ракетно-космической техники им академика В.П. Макеева не имеет аналогов в стране. Конкурентные преимущества направления МиТ реализуются в лаборатории нанотехнологий на уникальных атомных микроскопах и с известным комплексом исследования свойств материалов Gleeble 3800. Машиностроительное направление реализует свои научные и образовательные процессы в лаборатории машиностроения на пяти-координатных компьютеризированных станках с последовательной и параллельной кинематикой и на аналогичных роботах. Энергетическое направление отрабатывает научные проблемы и проводит обучение на собственных газотурбинной и газопоршневой электростанциях, ветряной и солнечной энергетических установках, в центре коллективного пользования в энергетике и электроснабжении, в централизованной компьютеризированной системе управления энергосистемами университета.

В 2020 году ЮУрГУ вошел в программу Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные материалы и технологии» (УМНОЦ), что дало дополнительный импульс научно-исследовательских работ, более тесную связь кафедр политехнического института с передовыми научно-исследовательскими организациями и предприятиями. Одним из знаковых проектов стал проект создания Государственным ракетным центром имени академика В. П. Макеева ракетно-космического комплекса с полностью многоразовой одноступенчатой ракетой-носителем, в которой планируется применить инновационный двигатель с центральным телом  (руководитель от ЮУрГУ к.т.н. Федоров В.Б.) Первым шагом в проекте будет создание в тесном сотрудничестве с «Научно-исследовательским институтом машиностроения» г. Нижняя Салда, демонстраторов двигательной установки, системы управления и контроля, которые нужны для управления и самодиагностики ракеты-носителя.