材料科学与工程学科属于工学门类的一级学科，它主要研究材料的组成结构、合成加工、基本性质及使役性能等要素和它们之间相互关系的规律，并研究材料的生产过程及其技术。一般而言，材料是由若干组分组成的，但它绝不是各组分的简单均匀混合，而是由各组分经物理和（或）化学过程首先生成若干相，再由各相以一定的空间配置方式构成材料。多组分、多相和多晶是材料较多所处的状态。根据材料的组成形式，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料；根据材料的性能特征，又可分为以力学性能为应用基础的结构材 料和以物理及化学性能为应用基础的功能材料。

材料首先需要合成或制备，因此材料科学首先要揭示相的生成和相间平衡遵循的规律，各相内多层次结构（如电子能带结构、晶体结构和界面结构等）形成和演变，以及不同相共存配置（微观结构）的问题。再者，材料科学需要解决材料复杂状态下各层次结构的表征和测定，解决外场作用下材料做出的反应（即材料性能）的描述和测试，这些问题的解决需要在数学和物理基本原理基础上，发展适合材料状态的理论和方法，这是材料科学的重要篇章。材料在服役环境下结构性能变化和对环境的适应性及反作用也是材料科学的重要研究内容。材料生产工艺规范化、产品性能的同一化和规模化则是材料工程化的重要方向。

材料科学与工程学科以数学、力学、物理学、化学和生物学等基础科学为基础，以加工制造等工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以及工程学。材料科学与其他工程学科的结合发展和相互丰富，充实了人们对自然科学的认识，推动和促进了科学技术的发展和进步。

材料科学与工程一级学科设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程、高分子材料与工程和资源循环科学与工程5个学科方向。

材料物理与化学以数学、物理、化学等自然科学为基础，从电子、原子、分子等多层次上研究材料的物理、化学及生物行为与规律，致力于先进材料与器件的开发研究。材料学侧重于研究材料的成分、组织结构、工艺和性能之间的相互关系，致力于材料的设计和微结构控制、性能提高、工艺优化以及材料的合理应用。材料加工工程侧重于控制材料的外型及内部组织结构的形成，以及相应的设备与自动化控制问题，致力于发展满足生产与科研需求的经济、优质、高效的加工技术，以及相应的设备与自动化控制。高分子材料与工程侧重于研究高分子材 料的组成、结构、性能、成型工艺及其相互关系，为高分子材料的设计、合成、使用及循环利用提供科学依据，为高分子新材料、新工艺、新装备的开发提供理论基础。资源循环科学与工程侧重于产品或材料的生命周期评价，资源、环境与经济社会的协调性评价，再生资源的回收利用，以及废旧装备及其零部件的再制造等的研究。