机械工程学院实验室由机械基础实验室、机械设计制造及自动化专业实验室及工程训练中心组成，总面积为5284平方米，现有实验仪器设备固定资产为1000余台（套），价值3000余万元。 

机械基础实验室下设机构与设计实验分室、材料力学实验分室、材料及热处理实验分室和机原机零陈列室。拥有机械原理陈列柜、机械设计陈列柜、轴承实验台、曲柄滑块组合试验台、传动轴动平衡机、箱式电阻炉、万能材料试验机、金相显微镜、皮带试验台、链条万向节传动实验台、机构系统创新组合模型等实验仪器设备。机械基础实验室承担的实验课程有《机械原理》、《机械设计》、《机械创新设计》、《材料力学》和《机械工程材料》。

机械设计制造及自动化专业实验室下设现代制造技术分室、液压与气动分室、工艺与工装分室、数控系统与维护分室、现代制造技术机房、检测与传感技术分室、机器人工作分室、机电控制分室、机电技能训练实验室分室、3D打印分室、创新制造工作分室。拥有全功能数控机床主机、激光扫描仪、数控滚齿机、机械加工中心、立式加工中心、三坐标测量仪、卧式加工中心、线切割机床等实验仪器设备。主要承担的实验课程有《公差配合与技术测量》、《液压传动与气压传动》、《机械制造工艺学》、《机械制造装备设计》、《数控技术》、《计算机辅助设计与制造》、《机械测试技术》、《精密加工与特种加工》、《机械控制工程基础》、《3D打印技术》、《模具CAD》、《材料成型技术基础》、《电工电子技术》和《机电一体化技术》。

工程训练中心拥有数控加工中心、数控车床、数控铣床、普通机床以及钳工实习工位。可完成车工、铣工、磨工、电焊工、钳工、铸造、各种数控机床加工、特种加工等工种实习和培训任务。 

实验室承担了机械学院本科生的实验教学任务、相关学科的科研外，还协助学生开展科技创新并取得了丰硕成果。仅2016年，机械学院学生在湖南省第七届机械创新设计大赛获得1个一等奖、4个二等奖、5个三等奖、湖南省第五届工程训练综合能力竞赛中获得获得2个一等奖、1个二等奖、6个三等奖，第十六届全国大学生机器人大赛三等奖和最佳创意奖。