25 апреля 1947 года Совет министров СССР принял постановление о создании в Московском энергетическом институте (МЭИ) сектора специальных работ (п/я 4120). Его основателем стал декан радиотехнического факультета МЭИ Владимир Александрович Котельников (академик АН СССР с 1953 года). Он же стал его первым руководителем. С 1954 года сектор, созданный для участия в работах по ракетной тематике, возглавил Алексей Фёдорович Богомолов. В 1958 году на базе спецсектора создаётся ОКБ МЭИ.
В период 1947 – 1953 годов ОКБ МЭИ была разработана и освоена в серийном производстве система контроля траектории и определения точки падения ракет Р-2 и Р-5. После 1954 года А.Ф. Богомолов и В.А. Котельников вошли в состав созданного Сергеем Павловичем Королёвым Совета главных конструкторов, принимавшего все важные решения в рамках советской космической программы.
В системе траекторных измерений ракеты Р-7 (1953 –1955 гг.) был применён передатчик-маяк «Факел-М» — появилась первая в мире угломерная фазово-пеленгационная система высокой точности. А созданная тогда же радиотелеметрическая система «Трал», обеспечивала телеметрическую информацию о состоянии и функционировании всех систем и агрегатов, о ходе полёта, ориентации, а также других параметрах и характеристиках. С помощью этих систем были обеспечены пуск первого и второго искусственного спутника земли.
В конце 1950-х началось строительство нового лабораторного корпуса и корпуса опытного завода. Для ОКБ МЭИ также была выделена в Московской области большая территория, где первоначально был создан испытательный полигон, превратившийся в Центр космической связи ОКБ МЭИ «Медвежьи озера».
Для первого полёта человека в космос в 1961 году в ОКБ МЭИ были созданы системы радиотелеметрии, контроля траектории и телевидения. В дальнейшем в ОКБ продолжали разработку телевизионных систем и для последующих космических кораблей. Усилия ОКБ по оснащению корабля «Восток-1» и обеспечения его полета были отмечены орденом Трудового Красного Знамени.
В ходе реализации лунной программы для целей телеконтроля и телеуправления лунными аппаратами («Луна-4» — «Луна-12») в ОКБ МЭИ была разработана приёмная антенна ТНА-200 с диаметром зеркала 25 м, модернизированная для НИП-10 в Крыму под названием ТНА-400 и успешно использовавшаяся в космических операциях до конца XX века.
К середине 1960-х годов численность ОКБ МЭИ составляла уже около 1 500 человек при такой же численности опытного завода.
В 1970 – 1980-е годы ОКБ МЭИ участвовало в исследованиях Венеры, в обеспечении траекторных измерений нескольких десятков космических аппаратов (КА) различного назначения, в том числе кораблей «Союз» и системы дистанционного зондирования Земли на космической станции «Мир». В 1985 году ОКБ было награждено Орденом Октябрьской Революции за создание комплекса радиоизмерительных ракетно-космических систем.
ОКБ МЭИ также участвовало в создании сети ретрансляционных антенн типа ТНА-57 для системы спутниковой связи и ТВ-вещания «Орбита – Молния». Им были введены в строй два уникальных радиотелескопа ТНА-1500 (РТ-64) с диаметром зеркала 64 м и высотой 86 м (общая масса каждого 3800 т) в Медвежьих Озерах (1969) и в Калязине (1992), обеспечивающих связь с КА, работающими в Дальнем космосе. А всего на счету ОКБ имеется более сотни уникальных разработок.
В настоящее время АО «ОКБ МЭИ» наряду с НИИ ТП и рядом других организаций входит в холдинг «Российские космические системы» (РКС) государственной корпорации Роскосмос.
Сегодня ОКБ МЭИ продолжает разрабатывать новые антенные системы космического, авиационного и наземного базирования и развивает технологии создания перспективных телеметрических систем.