Ο τομέας της μηχανολογίας είναι ένας από τους ευρύτερους τομείς της μηχανικής. Η μηχανολογία χρησιμοποιεί τις αρχές της επιστήμης των υλικών και της φυσικής για την ανάλυση, το σχεδιασμό και τη δημιουργία μηχανικών προϊόντων ή συστημάτων. Όλοι οι τύποι μηχανικών μηχανικών έχουν κατανοήσει τη δομική ανάλυση, τη θερμοδυναμική και τη μηχανική. Οι περισσότεροι μηχανικοί μηχανικοί έχουν μάθει και χρησιμοποιούν τις βασικές αρχές της χημικής μηχανικής, της ηλεκτρολογίας και του πολιτικού μηχανικού επίσης. Μερικοί από τους πιο συνηθισμένους εξειδικευμένους τομείς της μηχανολογίας περιλαμβάνουν την αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και τη βιοϊατρική μηχανική. Συνολικά, οι ευκαιρίες σταδιοδρομίας μηχανολόγων μηχανικών προβλέπεται να αυξηθούν κατά τη δεύτερη δεκαετία των αρχών του 21ου αιώνα.
Η ιδέα, ο σχεδιασμός και η κατασκευή αεροσκαφών, διαστημικών σκαφών και πυραύλων αποτελούν μέρος του τομέα της αεροδιαστημικής μηχανικής. Στην αεροδιαστημική μηχανική υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο ξεχωριστοί αλλά αλληλεπικαλυπτόμενοι τομείς: η αεροναυτική μηχανική, η οποία περιλαμβάνει το σχεδιασμό και την κατασκευή αεροσκαφών που λειτουργούν μέσα στην ατμόσφαιρα της γης, και η αστροναυτική μηχανική που περιλαμβάνει το σχεδιασμό και την κατασκευή διαστημικών σκαφών που λειτουργούν εκτός της ατμόσφαιρας της γης. Αυτό το μέρος του πεδίου της μηχανολόγου μηχανικής ασχολείται με δυνάμεις και φυσικές ιδιότητες που σχετίζονται με την αεροδυναμική, όπως ανύψωση, έλξη, αεροτομές και επιφάνειες ελέγχου. Οι μηχανικοί της αεροδιαστημικής πρέπει μερικές φορές να σχεδιάσουν για σοβαρά δομικά φορτία, ακραίες θερμοκρασίες και επίπεδα ατμοσφαιρικής πίεσης.
Η μηχανική αυτοκινήτων περιλαμβάνει σχεδιασμό και δοκιμή των διαφόρων τμημάτων και διαδικασιών που χρησιμοποιούνται από αυτοκίνητα και άλλο εξοπλισμό που παράγεται από την αυτοκινητοβιομηχανία. Οι ειδικότητες σε αυτόν τον τομέα της μηχανικής περιλαμβάνουν συστήματα εξάτμισης, κινητήρες και δομικό σχεδιασμό. Ορισμένοι μηχανικοί σε αυτόν τον τομέα ειδικεύονται σε έναν ή δύο συγκεκριμένους τομείς, ενώ άλλοι μπορεί να έχουν την ευκαιρία να εργαστούν σε διάφορους διαφορετικούς εξειδικευμένους τομείς. Τα περιβαλλοντικά ζητήματα και οι ευκαιρίες για πρόοδο σε ανώτερες θέσεις υποδεικνύουν ισχυρό δυναμικό ανάπτυξης σε ευκαιρίες μηχανολογίας για αυτόν τον τομέα εξειδίκευσης.
Η βιοϊατρική μηχανική εφαρμόζει τις έννοιες της μηχανικής μαζί με την ιατρική και τη βιολογία για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής για πολλούς ανθρώπους. Μια σχετικά νέα πηγή ευκαιριών καριέρας μηχανολόγου μηχανικού, μεγάλο μέρος της εργασίας που γίνεται σε αυτόν τον τομέα περιλαμβάνει το σχεδιασμό και την ανάπτυξη βιοσυμβατών προθέσεων, μικρο-εμφυτευμάτων και διαγνωστικών συσκευών, όπως η μαγνητική τομογραφία (MRI) και ο εξοπλισμός ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (EEG). Μερικοί από τους υπο-κλάδους στο πεδίο της βιοϊατρικής μηχανικής περιλαμβάνουν τη βιοεργαλεία, τη βιομηχανική και τη βιοονική.
Οι μισθοί σε αυτά τα επαγγέλματα ποικίλλουν πολύ, ανάλογα με τον τομέα της ειδικότητας. Οι ευκαιρίες στους διάφορους τομείς της μηχανολογίας, ωστόσο, αναμένεται να αυξηθούν και στον 21ο αιώνα. Αυτή η προβλεπόμενη αύξηση είναι υψηλότερη στις ευκαιρίες σταδιοδρομίας μηχανολόγου μηχανικού σε ορισμένους τομείς εξειδίκευσης, όπως η βιοϊατρική μηχανική.