交通运输工程学科是主要研究交通运输系统构成要素及其相互作用关系的科学，涉及交通基础设施的设计施工与养护、载运工具的运用与维修、交通信息工程及控制、运输规划与运营等。交通运输系统的构成要素包括产生交通运输需求的主体、载运工具、交通运输基础设施和控制系统。随着国民经济、社会发展和人民生活水平的提高对交通运输系统的发展提出更高的要求。

19世纪以来，随着大规模交通基础设施建设的开展，人们开始运用土木工程的基本原理解决道路、铁路线路、桥梁、隧道、机场、港口等在设计和建造过程中产生的问题，逐渐形成了交通基础设施设计和建设的相关理论和方法。这一时期的交通运输工程被看做是土木工程学科的重要分支。

20世纪中叶，发达国家工业化和城镇化进程加快，城际交通网络不断完善和城市空间不断拓展，交通运输系统变得越来越复杂，出现许多独特的问题与现象，促进了交通运输规划理论、交通管理与控制理论和经典交通流理论的形成，拓展了交通运输工程的学科内涵。由此，交通运输工程学科开始呈现出区别于土木工程学科的鲜明的交叉学科特征。

船舶和车辆等水、陆载运工具的出现及广泛应用，促进了交通运输业的形成和发展。交通运输的规模化和载运工具的大型化又对载运工具运行的安全、可靠、经济、高效、舒适提出越 来越高的要求，使得机车、车辆、船舶、航空器和管道的维修保养早在20世纪初期就从载运 工具的设计、制造专业中独立出来，形成了具有共性的载运工具运用特征。20世纪60年代，随着可靠性、维修性和维修工程等方法论的出现，以及80年代状态监测、故障诊断和再制造等技术的发展，逐步发展形成了以安全可靠、监测维修和运行管理为主要研究内涵，与设计、 制造呈三足鼎立的载运工具运用工程学科。

20世纪80年代以来，随着科技的进步，计算机的广泛应用，基于计算机求解复杂的交通分析模型，实现对复杂交通运输系统运行的数学仿真，成为研究交通运输问题的新手段，交通运输工程的研究方法发生了革命性的变化。随着新材料和新工艺的出现，人们开始研究新一代的交通基础设施设计方法。例如20世纪80年代开始的美国战略公路研究计划(SHRP)为下 一代设计理论奠定了基础。电子和通信技术的快速发展改变了传统交通运输系统规划方法与管理模式。传统的基于“四阶段”法的交通运输规划理论逐渐被基于出行行为的一体化交通规划方法取代。基于实时交通数据的动态交通控制技术在逐渐取代传统的静态的交通控制手段。

20世纪90年代兴起的智能化交通运输系统研究将先进的信息采集和传输技术、电子传感技术和工程控制技术有效集成并应用于整个交通运输系统，以解决交通运输安全、效率、能源和环境等问题，形成了交通信息工程及控制新的发展方向。

经济发展和人类社会文明的进步对交通运输提出了新的要求。现代交通运输系统正在经历从单纯实现人与物的空间位移向提供舒适、快捷、安全与节能环保的运输服务的转变，赋予交通运输工程学科新的内涵。基于对交通运输需求与供给之间耦合作用机理的认识，交通规划思想正在由被动适应交通需求增长向主动.引导交通供需平衡转变。在交通设计领域，以满足结构力学性能为核心的传统交通基础设施设计方法正在被面向不同层次需求的全寿命设计理论所代替。信息技术的发展有望实现对交通运输系统构成要素的高度串联，交通运输系统管理与控制的研究正在向主动型、智能化、集成化方向发展。交通运输工程日益呈现出鲜明的交叉学科的特征。