Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί εφαρμόζουν έννοιες από τομείς όπως η μηχανική, η ηλεκτρική, οι υπολογιστές και η μηχανική υλικών σε ιατρικούς κλάδους. Μελετούν το ανθρώπινο σώμα και χρησιμοποιούν τις μηχανικές τους γνώσεις για να βοηθήσουν γιατρούς και επιστήμονες να δημιουργήσουν λύσεις για πολλά προβλήματα υγείας. Τα πτυχία βιοϊατρικής μηχανικής μπορούν να οδηγήσουν σε σταδιοδρομίες στην έρευνα, τη βιομηχανία ή τα νοσοκομεία. Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί υπο-κλάδοι της βιοϊατρικής μηχανικής, από τους οποίους ένας φοιτητής μπορεί να επιλέξει.
Το συνηθισμένο πρώτο βήμα για όποιον θέλει να γίνει βιοϊατρικός μηχανικός είναι να αποκτήσει πτυχίο επιστήμης (BS) στο αντικείμενο. Σε ορισμένα πανεπιστήμια, ένα πτυχίο μηχανικής (BE) ή πτυχίο επιστήμης στη μηχανική (BSE) είναι το αντίστοιχο πτυχίο. Ένα μεταπτυχιακό πτυχίο επιστήμης (MS) ή μεταπτυχιακό στη μηχανική (ME) μπορεί να προσφέρει περισσότερες ευκαιρίες σταδιοδρομίας, ειδικά για άτομα που σκοπεύουν να ειδικευτούν σε έναν πολύ συγκεκριμένο τομέα. Κάποιος που επιθυμεί να ακολουθήσει μια ερευνητική σταδιοδρομία στη βιοϊατρική μηχανική θα πρέπει γενικά να αποκτήσει πτυχίο διδάκτορα φιλοσοφίας (PhD) στον κλάδο. Πολλοί βιοϊατρικοί μηχανικοί αποκτούν επίσης πτυχίο ιατρού (MD), το οποίο τους επιτρέπει να παρέχουν φροντίδα στον ασθενή ή να εκτελούν κλινική έρευνα.
Οι περισσότεροι άνθρωποι που ακολουθούν πτυχία βιοϊατρικής μηχανικής επιλέγουν έναν τομέα ειδικότητας, αν και αποκτούν μια βασική κατανόηση και άλλων τομέων. Υπάρχουν αρκετοί κοινοί υπο-κλάδοι στη βιοϊατρική μηχανική, οι οποίοι μπορούν να χωριστούν κατά προσέγγιση σε κλάδους που περιλαμβάνουν ιατρικά όργανα ή μοντελοποίηση υπολογιστών, και εκείνους που λειτουργούν πιο άμεσα με το ανθρώπινο σώμα. Αυτά τα πεδία αλληλεπικαλύπτονται περισσότερο στους τομείς της ορθοπεδικής μηχανικής βιομηχανικής και αποκατάστασης, και οι δύο περιλαμβάνουν τη δημιουργία τεχνητών βιοϋλικών όπως οστά, συνδέσμους και τένοντες, καθώς και το σχεδιασμό προσθετικής και βοηθητικής τεχνολογίας.
Τα όργανα και η μοντελοποίηση πτυχίων βιοϊατρικής μηχανικής περιλαμβάνουν βιοεργαλεία. Αυτός είναι ο σχεδιασμός συσκευών και υπολογιστών για τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών. Οι κλινικοί μηχανικοί εργάζονται συνήθως σε νοσοκομεία για να διασφαλίσουν ότι τα όργανα και τα αρχεία υπολογιστή πληρούν τις ανάγκες του νοσοκομείου.
Η υπολογιστική μοντελοποίηση, η οποία αποτελεί μεγάλο μέρος του πεδίου της φυσιολογίας συστημάτων, χρησιμοποιεί υπολογιστές για την επεξεργασία πειραματικών δεδομένων και την κατασκευή μαθηματικών μοντέλων φυσιολογικών αποκρίσεων. Μπορεί ακόμη και να κατασκευάσει προσομοιώσεις ανθρώπινων οργάνων, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δοκιμή νέων θεραπειών. Η βιοπληροφορική και η υπολογιστική βιολογία χρησιμοποιούνται για να μάθουν περισσότερα για τα γονιδιώματα, τις πρωτεΐνες και άλλα συστατικά των κυττάρων. Αυτή είναι μια διαδικασία που απαιτεί τεράστιες ποσότητες πληροφοριών και γίνεται πολύ πιο εύκολη και πιο αποτελεσματική με τη χρήση προγραμμάτων υπολογιστών.
Τα πτυχία βιοϊατρικής μηχανικής μπορεί να επικεντρωθούν σε σχεδόν οποιοδήποτε μέρος του ανθρώπινου σώματος. Ορισμένες ειδικότητες περιλαμβάνουν καρδιαγγειακά συστήματα, μηχανική ιστών και βιομηχανική – η οποία επικεντρώνεται στην κίνηση στο ανθρώπινο σώμα. Οι μοριακοί, οι κυτταρικοί και οι γενετικοί μηχανικοί επικεντρώνονται στο μικροσκοπικό επίπεδο και δραστηριοποιούνται επίσης στον τομέα της νανοτεχνολογίας.