Pemenuhan kebutuhan pembangunan nasional khususnya kebutuhan tenaga kerja bidang teknik yang kompeten dan siap bekerja dengan baik, Pemerintah Indonesia mendirikan enam politeknik negeri perintis, yaitu Politeknik Universitas Diponegoro, Politeknik Universitas Sriwijaya, Politeknik Universitas Indonesia, Politeknik Institut Teknologi Bandung, Politeknik Universitas Sumatera Utara, dan Politeknik Universitas Brawijaya (Surat Keputusan Presiden Republik Indonesia No. 59 Tahun 1982 tanggal 09 Februari 1982).  Saat awal berdiri, keenam politeknik tersebut masih bergabung dengan perguruan tinggi induknya.

Awal berdirinya politeknik menyelenggarakan pendidikan Diploma III yang berfokus pada pengembangan penguasaan keahlian dan keterampilan pada bidang-bidang teknik tertentu, terutamanya teknik mesin, teknik elektro, dan teknik sipil. Lulusan politeknik direncanakan untuk menjembatani antara tenaga terampil (lulusan STM) dengan tenaga ahli (lulusan universitas/institut).

Seiring perkembangannya, Politeknik Universitas Diponegoro membuka jurusan teknik pada tahun 1985. Berdasarkan Surat Keputusan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia No. 313/O/1991 tanggal 6 juni 1991 tentang Penataan Politeknik dalam Lingkungan Universitas dan Institut Negeri, pada tahun 1992 di Politeknik Universitas Diponegoro dilakukan penataan jurusan dan program studi sebagai berikut:

1. Jurusan Teknik Sipil, dengan Program Studi D3 Konstruksi Gedung dan D3 Konstruksi Sipil;
2. Jurusan Teknik Mesin, dengan Program Studi D3 Teknik Mesin dan D3 Teknik Konversi Energi;
3. Jurusan Teknik Elektro, dengan program studi D3 Teknik Listrik, D3 Teknik Elektronika, dan D3 Teknik Telekomunikasi;
4. Jurusan Akuntansi, dengan program studi D3 Akuntansi dan D3 Keuangan & Perbankan; serta
5. Jurusan Administrasi Niaga, dengan program studi D3 Kesekretariatan dan Administrasi Perkantoran yang berubah menjadi D3 Administrasi Bisnis.

Sesuai dengan Surat Keputusan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia (Kepmendikbud) No. 175/O/1997 tanggal 6 Agustus 1997, Politeknik Universitas Diponegoro dinyatakan sebagai Satuan Kerja (Satker) Mandiri dengan nama Politeknik Negeri Semarang (Polines). Statuta Polines ditetapkan dengan Kepmendikbud No. 311/O/1998 yang diperbarui dengan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia (Permendiknas) No. 7 Tahun 2008 dan terakhir saat ini diatur melalui Peraturan Menteri Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia (Permenristekdikti) No. 45 Tahun 2016. Dengan demikian Polines menjadi lembaga yang mandiri dan terpisah dari Universitas Diponegoro yang sebelumnya telah menjadi perguruan tinggi induknya. Status ini membawa konsekuensi-konsekuensi sebagai berikut:

1. Nama lembaga yang digunakan adalah Politeknik Negeri Semarang atau disingkat Polines;
2. Polines mempunyai wewenang untuk mengelola seluruh kegiatan penyelenggaraan pendidikannya secara mandiri dan terpisah dari Universitas Diponegoro;
3. Polines mempunyai tanggung jawab, kesempatan yang lebih luas dan berharga bagi seluruh sivitas akademika dan segenap tenaga kependidikan Polines untuk merencanakan, melaksanakan, mengendalikan, memonitor, menjamin, dan mengevaluasi program-program dan kegiatan-kegiatannya sendiri secara lebih leluasa, kreatif, dan inovatif dalam rangka meningkatkan kualitas pendidikan Polines;
4. Hubungan kelembagaan, pembinaan, konsultasi, dan berbagai urusan lain dengan departemen-departemen terkait di tingkat pusat dan lembaga-lembaga lain dilakukan secara langsung dan mandiri; dan
5. Polines menempati lokasi kampus

Penambahan program studi D3 juga terus dilakukan dengan terbitnya ijin operasional Prodi Manajemen Pemasaran/Marketing (D3) sesuai SK Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional No. 1581/D/T/2009 tanggal 31 Agustus 2009 dan Prodi Teknik Informatika dengan SK Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional No. 2013/D/T/2004 tanggal 10 Juni 2004. Jumlah prodi Diploma 3 sampai tahun 2022 ini adalah 12 prodi.

Polines sebagai penyelenggara pendidikan tinggi vokasi tidak hanya menyelenggarakan Program Diploma 3, tetapi juga menyelenggarakan Program Diploma 4 (Sarjana Terapan) dan Magister Terapan. Terdapat 13 Program Studi S.Tr yang sudah diselenggarakan di Polines, antara lain adalah Prodi Teknologi Rekayasa Pembangkit Energi sesuai SK Menteri Ristek Dikti No. 450/KPT/I/2017 tanggal 21 Agustus 2017, Prodi Teknologi Rekayasa Komputer dengan SK Kemendikbud Nomor: 530/M/2020 tanggal 15 Mei 2020 dan Prodi Teknologi Rekayasa Instalasi Listrik dengan SK Kemendikbud Nomor: 178/M/2020 Tanggal 31 Januari 2020. Polines juga sudah memiliki 1 Program Magister Terapan yaitu Prodi Teknik Telekomunikasi yang berada di Jurusan Teknik Elektro, sesuai SK Menteri Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi No. 345/KPT/I/2016 tanggal 13 September 2016. Dengan demikian, pada tahun 2022, Polines memiliki 27 Prodi.

Program Studi Sarjana Terapan (STr) Teknik Telekomunikasi atau PSST berdiri pada tahun 2006 dengan SK Dirjen Dikti Nomor 3413/D/T/2006 tanggal 8 September 2006. Ijin tersebut diperpanjang pada tahun 2008 melalui SK Dirjen Dikti Nomor 4610/D/T/2008 tanggal 19 Desember 2008. Kemudian diperpanjang lagi tahun 2012 melalui surat Direktur Politeknik Negeri Semarang Nomor 12658/D/T/K-N/2012 pada tanggal 6 Agustus 2012. Prodi PSTT terakreditasi BAN-PT pada tanggal 2 Juli 2010 dengan peringkat C. tanggal 18 Juli 2014 dengan peringkat B, dan tanggal 17 Juli 2019 dengan peringkat B.