冶金工程学科传统上包括4个学科方向：冶金物理化学、钢铁冶金、有色金属冶金、粉末冶金。近30年来高新技术和交叉学科的渗透，使本学科发展了多个具有交叉学科特色的研究方向。新的研究方向的发展使本学科的基础研究(尤其是应用基础研究)向纵深发展，为本学科前沿问题探索拓宽了基础研究范畴，并拓展了本学科的研究领域，使本学科与矿业工程、 材料工程、化学化工的明确界限逐步消失，与环境工程、热能工程、信息与控制工程等学科的 结合更加紧密，形成了愈来愈多的具有显著交叉学科特色的学科分支，其中一些学科分支事实 上已很难界定它们仅为本学科的分支，例如冶金热能工程、电化学工程、材料冶金、冶金资源工程，冶金环境工程、冶金信息工程、新能源材料与器件等，其中后3个是目前我国一些冶金工程学科实力较强的高校在本学科下重点发展的交叉学科分支。

1.冶金物理化学  利用物理化学的基本原理和方法，研究冶金体系的性质、冶金过程的物理或化学变化规律，为金属提取的工艺优化、新技术的开发、新材料的合成与制备等提供理论基础。其主要研究范围包括冶金过程热力学与热化学，冶金过程动力学与过程强化，冶金熔体，冶金电化学与材料电化学，资源综合利用物理化学，计算物理化学和材料物理化学等。当前重点开展现代冶金物理化学研究方法与理论，冶金体系结构与组元行为及其调控，多元/多相/多场冶金体系的热力学与过程强化理论，复杂冶金体系设计理论的研究，为难冶资源冶金新工艺的开发、资源综合利用，以及资源高值化冶金方法的建立提供指导依据。

2.钢铁冶金  主要研究从铁矿石和复合矿资源及废钢提取和制备钢铁材料。其主要研究范围包括：矿石烧结与球团技术，废钢分类及处理技术，炼焦，炼铁，铁水预处理，钢液冶炼和炉外精炼，钢液凝固，铸造，金属压力加工等工艺过程，以及铁合金和特种冶金。其中涉及冶金过程中的高温热力学、动力学、反应工程学和传输现象，冶金熔体及多相无机盐体系的物理化学性质，外场对冶金反应和凝固过程的作用，冶金过程数值模拟和优化，钢铁生产资源和能源工程，过程废弃物及冶金过程高温能量的综合循环利用以及环境保护。

3.有色金属冶金  主要研究从有色金属矿产资源和二次资源提取有色金属或化合物，并制成具有一定使用性能和经济价值的产品。有色金属品种繁多，按其密度和矿源分布情况可分为：轻金属、重金属、稀有金属（含稀土金属）、贵金属。根据上述的研究对象，该方向的研究范围可分为轻金属冶金、重金属冶金、稀有金属冶金和贵金属冶金。根据冶金方法的主要特点，研究范围又可分为：火法冶金、湿法冶金、电冶金（电化学冶金）、微生物冶金、超常规冶金（外场冶金）等。根据学科发展的热点，研究范围又可分为：难冶资源（非传统资源）的高效清洁冶金新工艺与新技术，有色冶金过程强化与节能减排，计算冶金与数字化冶金等。

4.粉末冶金  是一门通过制取金属粉末（添加或不添加非金属粉末），经过成形和烧结，获得具有独特的化学组成和机械、物理性能制品的应用学科。粉末冶金是由冶金学、材料学、计算机等学科形成的一个交叉学科，是新材料和新技术开发的基础。粉末冶金具有原材料利用率高、近净成型、产品精度高等特点，符合当今世界节能、环保、低碳的发展理念，而成为当今一个活跃的学科领域。

粉末冶金的研究范围包括粉末制备、成形、烧结及其后处理技术与理论，主要研究粉末成分控制、微观组织形成、粉末性能、粉末成形和烧结工艺，以及工艺参数对粉末冶金产品性能的影响机制与控制理论。目前粉末冶金和相关技术研究包括特种功能粉末的制备与合成，纳米粉末，粉末的自蔓延高温合成技术，粉末注射和微注射成形，粉末烧结与致密化，热等静压、多孔粉末材料及其他粉末冶金新材料和新技术。

5.冶金资源与环境工程  冶金环境工程是建立在工业生态学原理基础上的，冶金工程与环境工程交叉融合派生的一个新型学科，它是利用物理、化学及生物等科学理论与方法，重点针对冶金工业产生的环境污染问题，开展源头减排、过程控制、末端治理并使冶金工业生态化 的一门学科。其主要研究范围包括冶金减排、冶金“三废”（废水、废气、废渣）治理与资源化、污染场地的治理与生态恢复、环境功能材料，以及二次资源高效利用。

6.冶金信息工程  由本学科与现代系统科学、信息科学、计算机科学及计算科学等学科交叉融合，在冶金反应工程、冶金系统工程、冶金控制工程的基础上发展起来。现代大多数冶金过程具有规模大、流程长、工艺复杂等特点，在实现综合自动化与信息化的过程中产生了具有冶金自身特点的技术问题，并产生了对复合型技术人才的需求，从而促进了该方向的快速发展。该方向主要研究范围包括冶金过程的特种检测技术，冶金过程及设备的计算机仿真与优化，复杂冶炼过程的集成建模与优化控制，冶金企业的综合自动化与信息化等。

7.新能源材料与器件 由本学科与材料、化学、电子、机械和环境等学科交叉融合，在材料冶金和电化学工程的基础上发展起来。在本学科下发展这一研究方向的理由与优点是许多新能源材料的制备原料来自冶金过程的产物或中间产物，因此可从冶金流程中直接制备新能源材料（一步成材）；或者利用冶金在化学、物理化学，以及方法与设备方面的优势，进行新能源材料的开发及其制备过程精细控制；或者用冶金方法再生二次材料。该方向主要研究范围包括新能源材料及其制备、新能源器件设计与制造、新能源系统设计与集成、新能源应用及其材料循环利用等。