Изначально в помещениях Киевского мотоциклетного завода размещались автобронетанковые мастерские Киевского военного округа. В 1945 году на базе бывшего Бронетанкового ремонтного завода № 8 был организован Киевский мотоциклетный завод.
После войны по документации мотоцикла «Wanderer» 1Sp и на оборудовании, полученном по репарации из Германии, «КМЗ» приступил к выпуску мотоцикла К-1Б «Киевлянин». В конце 1946 года начались работы по конструированию трехколесного мотоцикла для инвалидов Великой Отечественной войны К-1В с ручным управлением. Уже к 1951 году выпуск двухколесных мотоциклов превысил 14 тысяч
в год, а трехколесных мотоциклов К-1В для инвалидов –
7 тысяч в год.
В 1949 году с ликвидированного Горьковского мотоциклетного завода в Киев прибыло около 100 специалистов и недостающее оборудование для организации производства тяжелого дорожного мотоцикла М-72, который стал основной продукцией Киевского мотоциклетного завода с 1949 по 1956 год.
С 1956 года на заводе разработали и начали выпускать новую, более усовершенствованную модель К-750, а также образцы новых дорожных и спортивных машин К-750СМ и М-53С, которые получили заслуженное признание на республиканских, всесоюзных и международных гонках. В 1967 году «КМЗ» выпустил первую промышленную партию мотоциклов К-650 «Днепр», за что был удостоен Диплома первой степени ВДНХ СССР.
За период с 1955 года по 1970 год выпуск мотоциклов составлял уже 45 – 50 тысяч единиц техники в год. В ноябре 1971 года с конвейера Киевского мотоциклетного завода сошёл 500-тысячный мотоцикл. В связи с ростом производства и вводом новых производственных корпусов на заводе 5 раз без нарушения графика выпуска продукции был перемонтирован главный конвейер: в 1946, 1954, 1959, 1973 и 1982 годах.
В 1978 году специалистами КМЗ была изготовлена первая партия из 25 специальных эскортных мотоциклов для Правительства СССР. В дальнейшем завод освоил мелкосерийное производство эскортных мотоциклов МТ-14/9, которое продолжалось до начала 1990-х годов.
Наиболее известной моделью Киевского мотоциклетного завода стал «Днепр» МТ-11.
После провозглашения независимости Украины завод стал снижать объёмы производства. В 2006 – 2007 годах из ранее выпущенных комплектующих были собраны последние серийные мотоциклы марки «Днепр». В августе 2012 производственные площади завода были проданы. В 2017 году из ранее изготовленных заводом запасных частей
и деталей была собрана коллекционная партия мотоциклов «Dnepr Vintage», которые стали последними мотоциклами «Днепр». В том же году на территории завода открылся инновационный парк «Unit City».