STM Klaten yang berstatus swasta yang dipelopori Hadi Sanyoto, Y. Rukido, dan Parjimin dirintis pendiriannya pada tanggal 1 Agustus 1961. STM yang berlokasi satu kompleks dengan SKPN Jl. Merapi No. 11 Klaten. STM Klaten semula hanya memiliki 2 jurusan yaitu Jurusan Mesin dan Jurusan Bangunan. Berdasarkan SK Penegerian dari Direktorat Pendidikan Teknik No. 54/Dirpt/B.2/65 STM Klaten secara resmi dikukuhkan pada tanggal 1 Januari 1965 sebagai Sekolah Teknik Menengah Negeri dan bertambah 1 jurusan lagi Jurusan Listrik dengan menempati gedung baru di Jl. Kalimantan No. 11 Klaten.
Pada tahun 1991 STM Negeri Klaten mendapat bantuan Bank Asean Depelopment Bank Loan 715 dengan menempati lokasi baru di Desa Senden, Kecamatan Ngawen, Klaten. Di lokasi ini bertambah lagi 2 jurusan yakni Jurusan Otomotif dan Jurusan Audio Video dengan berubah nama menjadi SMK Negeri 2 Klaten berdasarkan Kepmen Dikbud RI No. 036/0/1997. Kemudian pada tanggal 6 Agustus 2002 melalui SK Direktur Dikmenjur No. 1519/C5.3/MN/2002 tentang pengembangan SMK 3 Tahun menjadi SMK dengan Program Diklat 4 Tahun. Mengingat Klaten terkenal sebagai industri pengecoran maka untuk mendukung program daerah pada tahun 2003 dibuka program baru Teknik Pengecoran Logam.
Pada tanggal 30 Juni 2008 sesuai surat Kepala Dinas P dan K Kabupaten Klaten No. 421.5/2040/13 tentang Penetapan dan Pembukaan Program Baru menambah 2 program baru lagi yakni Teknik Gambar Bangunan dan Teknik Komputer Jaringan. Sehingga SMK Negeri 2 Klaten sampai saat ini memiliki 8 Program Keahlian yaitu: Teknik Konstruksi Batu Beton, Teknik Audio Video, Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik, Teknik Pemesinan, Teknik Kendaraan Ringan (Otomotif), Teknik Pengecoran Logam, Teknik Gambar Bangunan , dan Teknik Komputer Jaringan.
SMK Negeri 2 Klaten yang kini dikembangkan dengan SMM ISO 9001:2008 dengan Auditor Eksternal PT.TUV Indonesia memiliki komitmen untuk menghasilkan lulusan yang siap kerja, berjiwa wirausaha, cerdas, kompetitif,dan memiliki jati diri bangsa, serta mampu mengembangkan keunggulan lokal dandapat bersaing di pasar global. Parameter keberhasilan SMKN 2 Klaten diukur berdasarkan seberapa banyak lulusan yang dapat bekerja di luar negeri dan dunia usaha dunia industri bertaraf internasional maupun berwirausaha mandiri (interpreuner).
