Η Μηχανική Μηχατρονικής είναι ένας υβριδικός κλάδος που αποτελείται από μηχανικές, ηλεκτρονικές πτυχές και στοιχεία ελέγχου. Είναι η πειθαρχία που χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό και την κατασκευή συσκευών που μπορούν να ανταποκριθούν στο περιβάλλον τους σε πραγματικό χρόνο. Η διαχείριση των σχολίων που παρέχονται από τους ηλεκτρικούς αισθητήρες γίνεται από έναν κεντρικό υπολογιστή που εκδίδει εντολές για τη λήψη μέτρων. Αυτές οι εντολές διέπουν την απόκριση της συσκευής, η οποία με τη σειρά της την αφήνει σε μια νέα κατάσταση. Η μηχανική της Μηχατρονικής είναι χρήσιμη για το σχεδιασμό πολλών συστημάτων που δεν βασίζονται εξ ολοκλήρου στην ανθρώπινη λειτουργία.
Η πρώτη πτυχή της μηχανικής μηχατρονικής είναι η μηχανική πτυχή. Η μηχανολογία ασχολείται με το σχεδιασμό φυσικών κατασκευών σε μια μηχανή. Η υποκείμενη μηχανολογία είναι η επιστήμη της μηχανικής, η οποία είναι ένας κλάδος της φυσικής που ασχολείται με δυνάμεις και ύλη μεγάλης κλίμακας σε κίνηση. Ένας άλλος τομέας που συμβάλλει είναι η επιστήμη των υλικών, η οποία μπορεί να δώσει στους μηχανικούς μια σειρά υλικών για χρήση στο σχεδιασμό προϊόντων. Σε ένα αυτοκίνητο, η μηχανική πτυχή θα περιλαμβάνει το αμάξωμα, το πλαίσιο και τον κινητήρα, για παράδειγμα.
Ένα άλλο απαραίτητο συστατικό της μηχανικής μηχατρονικής είναι η ηλεκτρονική πτυχή. Η ηλεκτρονική μηχανική ασχολείται με το σχεδιασμό πρακτικών συσκευών που χρησιμοποιούν την κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων για να λειτουργήσουν. Αυτή η ροή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά ενέργειας και πληροφοριών. Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία μιας μηχατρονικής συσκευής μέσω ενός ηλεκτρικού κινητήρα. Οι πληροφορίες που παράγονται από αισθητήρες μπορούν να διαχειρίζονται από ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου.
Το τελευταίο στοιχείο που απαιτείται στη μηχανική της Μηχατρονικής είναι κάποια μορφή ελέγχου. Η θεωρία ελέγχου ασχολείται με τη διατήρηση κάποιας βέλτιστης κατάστασης σε ένα δυναμικό σύστημα. Λειτουργεί με τη λήψη ανατροφοδότησης για την τρέχουσα κατάστασή του σε ένα περιβάλλον, τη λήψη απόφασης και, στη συνέχεια, την έκδοση εντολών για την ανάληψη δράσης. Όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται πιο μακριά από τη βέλτιστη κατάστασή του, μπορεί να ανταποκριθεί πιο έντονα για να φτάσει σε αυτήν την κατάσταση. Σε μια μηχατρονική συσκευή, ο έλεγχος γίνεται συνήθως από έναν μικροεπεξεργαστή — ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα με δυνατότητα κεντρικής επεξεργασίας.
Οι μηχατρονικές συσκευές είναι ευρέως διαδεδομένες σε πολλές κοινωνίες. Ένα αυτοκίνητο, για παράδειγμα, συνδυάζει μηχανικά συστήματα με ηλεκτρικά συστήματα και έναν κεντρικό υπολογιστή. Πολλοί ηλεκτρικοί αισθητήρες ανιχνεύουν πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του αυτοκινήτου, όπως η ταχύτητά του, το επίπεδο καυσίμου και η θερμοκρασία του κινητήρα. Αυτά τα σήματα μεταφέρονται μέσω ηλεκτρικών οδών στον υπολογιστή του αυτοκινήτου, ο οποίος λαμβάνει αποφάσεις για τον τρόπο απόκρισης. Εάν το καύσιμο είναι πολύ χαμηλό ή ο κινητήρας είναι πολύ ζεστός, ο υπολογιστής μπορεί να εκδώσει μια εντολή για να εμφανίσει ένα προειδοποιητικό μήνυμα στον χειριστή.
Σε ένα αυτοκίνητο, το καθήκον της λήψης αποφάσεων μοιράζεται από έναν υπολογιστή και έναν χειριστή. Πολλές συσκευές μηχατρονικής, από την άλλη πλευρά, δεν λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο από ανθρώπους. Το διαστημόπλοιο συχνά πρέπει να χρησιμοποιεί υπολογιστές επί του σκάφους για να λαμβάνει αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο, επειδή υπάρχει καθυστέρηση επικοινωνίας μεταξύ του διαστημικού σκάφους και της Γης. Τα Mars Exploration Rovers είχαν καθυστέρηση επικοινωνίας αρκετών λεπτών και, ως εκ τούτου, χρησιμοποίησαν έναν κεντρικό υπολογιστή για να λάβουν πολλές γρήγορες αποφάσεις πλοήγησης. Χωρίς αυτή την ικανότητα, τα ρόβερ θα μπορούσαν να είχαν πέσει από μια προεξοχή ή να είχαν κολλήσει από ένα αντικείμενο μέχρι τη στιγμή που οι χειριστές στη Γη είχαν παρατηρήσει τις απειλές.