材料科学与工程学科依托汽车模具智能制造技术国家地方联合工程实验室和天津市模具数字化制造技术工程中心，围绕天津市智能制造学科群开展建设，面向国家需求及天津航空航天、高端装备和汽车三大优势产业，开展材料科学与工程高层次专门人才培养。该学科具有较强的科研与教学实力，目前已经形成了四个具有特色和优势的学科方向：模具CAD/CAE/CAM技术、材料成形及智能成套装备、增材制造/再制造技术、材料表面工程技术。
1.模具CAD/CAE/CAM技术
面向新材料、新工艺，针对模具数字化设计制造技术，重点开展精密塑性体积成形、新材料冲压成形、大型锻件热加工工艺与理论建模、先进注塑成型的理论及应用研究，应用数字化、信息化技术提升模具的数字化设计水平，优化成型工艺并提高成型质量与效率。开展复杂模具高性能加工理论与技术研究、增减材复合制造技术研究。
2.材料成形及智能成套装备
该方向以航空航天、汽车等国家重大需求领域为背景，交叉运用材料加工、机电一体化等多学科成果，深入开展金属材料高温热锻、板料成形、充液成形等典型成形工艺的理论及应用研究，结合智能工艺数据库、多维在线检测系统、智能诊断机制，打造集成“形性一体工艺控制”、“在线检测”及“远程诊断”等技术的智能成套装备。
3.增材制造/再制造技术
该方向主要面向航空、航天、机械、石油化工等苛刻服役环境下的耐磨、防腐、隔热、导电、隐身等功能材料的智能制造、再制造及表面强化方面进行基础及应用研究。主要以激光熔融沉积等技术为基础，重点开展超高速激光熔覆技术研究。
4.材料表面工程技术
以国家高端装备制造业需求为导向，结合机械工程、材料科学与工程学科，深入开展航空航天、汽车、刀具和模具等行业中核心零部件的尺寸修复、表面强化和功能改性的系列研究，形成以物理气相沉积、电火花沉积、激光3d打印、激光熔覆、等离子喷涂和真空钎焊等技术为依托的创新研究。
