Ο πρωταρχικός ρόλος ενός μηχανικού επιστήμης των υλικών είναι να λάβει τη γνώση που αποκτήθηκε σε τομείς όπως η φυσική, η χημεία και η κρυσταλλογραφία και να εφαρμόσει τη γνώση αυτή σε πρακτικές εφαρμογές όπως η κατασκευή μηχανών, κτιρίων ή νέων μορφών ύλης. Ο τομέας της μηχανικής επιστήμης των υλικών είναι ένα ευρύ, διεπιστημονικό πεδίο που εξυπηρετεί πολλές λειτουργίες στον σύγχρονο βιομηχανοποιημένο κόσμο. Οι ίδιοι οι επιστήμονες των υλικών θα μπορούσαν να επικεντρωθούν μόνο στη θεωρητική φύση των ιδιοτήτων της ύλης. Ο ρόλος τους είναι να ανακαλύψουν αυτές τις ιδιότητες και πώς αλλάζουν οι φυσικές αλληλεπιδράσεις τους ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες. Οι μηχανικοί, ωστόσο, επικεντρώνονται στο τι μπορεί να γίνει με τη γνώση του σώματος των υλικών που έχει καθιερωθεί από την επιστήμη.
Ένας μηχανικός επιστήμης των υλικών εργάζεται σε έργα που περιλαμβάνουν πολλές από τις φυσικές επιστήμες καθώς και μερικές από τις επιστήμες της ζωής. Η εκπαίδευσή του, λοιπόν, πρέπει να περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα κλάδων. Δεν είναι ασυνήθιστο να βρεθούν ερευνητές στον τομέα που κατέχουν πολλαπλά πτυχία, συχνά στη φυσική ή τη χημεία και κάποια μορφή μηχανικής, με εξειδίκευση στη γενετική ή τη μικροβιολογία επίσης. Οι κύριες βιομηχανίες που θα συνεχίσουν να έχουν μεγάλη ζήτηση για μηχανικό επιστήμης υλικών είναι αυτές της ιατρικής. διαστημικές, στρατιωτικές και ενεργειακές εφαρμογές · και μηχανική μικροεπεξεργαστών. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι ένας μηχανικός επιστήμης των υλικών θα εργαζόταν σε διάφορους τομείς όπως η εξερεύνηση πετρελαίου, η θεραπεία του καρκίνου, η κατασκευή γέφυρας ή ο σχεδιασμός αεροσκαφών, για να αναφέρουμε μερικά.
Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα ευκαιριών που ανοίγονται σε έναν μηχανικό επιστήμης υλικών. Το πεδίο επικεντρώθηκε παραδοσιακά στην εφαρμογή γνώσεων υλικών από τη μελέτη της μεταλλουργίας, της κεραμικής και των πολυμερών σε παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής. Η έρευνα υλικών συνδυάζεται τώρα με την πρόοδο της μηχανικής με προηγουμένως ανήκουστους τρόπους. Ένας μηχανικός επιστήμης υλικών μπορεί να συνεργαστεί με μια φαρμακολογική εταιρεία για να αναπτύξει στοχευμένες συσκευές χορήγησης φαρμάκων για καρκινικά κύτταρα, με μια στρατιωτική οργάνωση να αναπτύξει πανοπλία αυτοθεραπείας ή με έναν κατασκευαστή ρούχων να αναπτύξει υλικό που είναι αδιαπέραστο από λεκέδες. Όλες αυτές οι εφαρμογές έχουν καταστεί δυνατές από μηχανικούς επιστήμης υλικών και πολλές άλλες είναι πιθανό να αναπτυχθούν.
Ένα από τα σημαντικότερα πεδία για τον μηχανικό επιστήμης των υλικών είναι η έρευνα και η ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας. Η νανοτεχνολογία είναι επίσης ένας διεπιστημονικός τομέας, που ασχολείται με τη μηχανική υλικών και μηχανών σε κλίμακα-σε τουλάχιστον μία διάσταση, όπως πλάτος ή μήκος-100 νανόμετρα ή μικρότερη. Το νανόμετρο έχει μήκος το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Για να απεικονίσουμε το μέγεθος της νανοτεχνολογίας, ένα μέσο ανθρώπινο ερυθρό αιμοσφαίριο έχει γενικά διάμετρο περίπου 100 νανόμετρα.