วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เริ่มจากการตั้งเป็นหน่วยงานวิจัยด้านพลังงานทดแทนภายในมหาวิทยาลัยแม่โจ้ ในปี พ.ศ.2542 โดย ผู้ช่วยศาตราจารย์ ดร.ณัฐวุฒิ ดุษฎี ได้ขึ้นทะเบียนหน่วยงานเป็นที่ปรึกษา สาขาพลังงาน กับกระทรวงการคลัง จากนั้นปี พ.ศ.2544 ทางสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้สนับสนุนให้มีการจัดทำโครงการ ศูนย์สาธิตและถ่ายทอดเทคโนโลยีพลังงานเพื่อการเกษตร ขึ้น  ต่อมาในปี พ.ศ.2548  สภามหาวิทยาลัย    แม่โจ้ได้จัดตั้ง ศูนย์วิจัยพลังงาน เป็นหน่วยงานวิสาหกิจสำหรับการศึกษางานวิจัยจากแหล่งทุนวิจัย และในปี พ.ศ.2550  ได้มีการเสนอขอจัดตั้ง วิทยาลัยพลังงานเฉลิมพระเกียรติ และเปิดรับนักศึกษาเข้าเรียนในหลักสูตรปริญญาตรี สาขาวิชาพลังงานทดแทน แต่มติสภามหาวิทยาลัย ครั้งที่ 9/2550 วันที่ 19 ธันวาคม พ.ศ.2550 มีมติให้เปิดหลักสูตรปริญญาตรี สาขาวิชาพลังงานทดแทน โดยให้ไปสังกัดคณะผลิตกรรมการเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้

ในปี 2554 ได้มีมติสภามหาวิทยาลัย ในคราวประชุมครั้งที่ 7/2554 เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม พ.ศ.2554 อนุมัติจัดให้ตั้งวิทยาลัยพลังงานทดแทนขึ้น  ในปีงบประมาณ พ.ศ.2559 วิทยาลัยฯมีการจัดการเรียนการสอนระดับปริญญาตรี จำนวน 1 หลักสูตร คือ หลักสูตร  วิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาพลังงานทดแทน (Bachelor of Science Program in Renewable Energy) และระดับปริญญาโท จำนวน 1 หลักสูตร คือหลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงานทดแทน (Master of Engineering Renewable Energy Engineering) ทั้งนี้วิทยาลัยพลังงานทดแทน กำกับดูแลหน่วยงานวิจัย คือ ศูนย์วิจัยพลังงาน สำหรับการประสานงานด้านการวิจัยและบริการวิชาการ