材料科學是一門綜合性學科，主要研究材料的組成、結構、工藝、性質和使用性能之間的相互關係，爲材料的設計、製造、工藝優化和合理使用提供科學依據。該學科涉及的理論包括固體物理學、材料化學等，並與電子工程、機械、生物學等多箇領域交叉融合，衍生出電子材料、結構材料、生物材料等。
材料科學與工程專業的學習內容涵蓋材料科學與工程的基礎理論和實驗技能，包括材料的合成、製備、結構、性能、應用等方面的研究。在大學教育體系中，該專業的前兩年一般安排基礎課程，如高等數學、物理、計算機基礎等；高年級階段則開設專業課程，如無機化學、有機化學、物理化學、材料科學與工程概論、材料物理性能、材料力學等。
此外，材料科學與工程專業還涉及多箇方向，包括無機非金屬材料、高分子材料、複合材料、金屬材料和建築材料等，其應用領域廣泛，涵蓋生物工程、化工、電子、機械、能源、冶金、醫學、交通運輸、電子信息、航空航天等多箇工業領域。