Cercetarea și dezvoltarea în inginerie, cunoscută și sub numele de R&D, reprezintă procesul sistematic de învățare și de construire a noilor tehnologii în scopul proiectării unui produs. Spre deosebire de cercetarea științifică, cercetarea inginerească nu se preocupă de descoperirea modului în care funcționează lumea, ci mai degrabă de modul în care lucrurile pot fi făcute să funcționeze pentru un anumit scop. Totuși, o astfel de cercetare ar putea implica multe studii științifice, deoarece inginerii lucrează pentru a crea soluții de proiectare la problemele din lumea reală. Partea de dezvoltare a cercetării și dezvoltării inginerești se referă la încercarea de a construi efectiv produsul final; Pentru ca proiectarea să reușească, pot fi necesare multe etape de dezvoltare, fiecare cu diferite grade de pregătire.
Primul pas în crearea unei soluții la o anumită problemă în cercetarea și dezvoltarea ingineriei este de a afla despre problema în sine și cum trebuie să funcționeze soluția. Dacă nu există produse similare, acest pas poate necesita o mulțime de cercetări în științele fizice, cum ar fi fizica sau biologia. De exemplu, noul domeniu al nanoingineriei nu avea produse la scară nanometrică pe care să-și bazeze proiectele; inginerii trebuiau să se uite la fizică pentru a-și face o idee despre cum ar putea funcționa produsele potențiale.
Pe de altă parte, dacă există produse existente în lume strâns legate de cel proiectat, inginerii se vor concentra probabil pe studierea tehnologiei existente în sine, mai degrabă decât a științei de bază. În cazul proiectării unui motor pentru un viitor model de mașină, inginerii ar beneficia probabil mai mult de studierea lor înșiși a motoarelor auto anterioare decât de termodinamica teoretică, de exemplu. Motoarele cu ardere internă au fost utilizate pe scară largă de mai bine de un secol și o varietate de configurații au fost deja proiectate, utilizate și evaluate pentru punctele lor forte și punctele slabe – nu are sens să recreeze ceea ce a fost deja proiectat.
Dezvoltarea unui produs în cercetare și dezvoltare în inginerie este de obicei un proces iterativ. Cu alte cuvinte, este imposibil să știi exact cât de bine va funcționa un produs chiar și atunci când este întocmit un plan detaliat de proiectare. Nici măcar produsele bine concepute nu sunt perfecte și au punctele lor slabe. Prin urmare, este foarte util să dezvoltați prototipuri, sau modele de lucru, pentru a testa idei. Aceste modele nu sunt destinate să fie vândute unui client sau să fie produse în serie ca produs final. Mai degrabă, acestea sunt menite să ofere inginerilor o idee mai bună despre componentele modelului care necesită îmbunătățiri și care par să funcționeze bine.
După o serie de teste sistematice ale unui prototip, inginerii încearcă să reproiecteze un produs pe baza informațiilor adunate în timpul testării. Ei ar putea să își ajusteze calculele și să modifice ușor unele dintre componentele mai slabe ale designului lor. Nu există o regulă cu privire la câte prototipuri trebuie dezvoltate înainte ca un produs final să fie gata; numărul depinde de factori precum cât de nouă este tehnologia și dacă produsul ar putea prezenta un risc pentru siguranță sau pentru mediu atunci când este utilizat.