Die Hauptaufgabe eines Materialwissenschaftsingenieurs besteht darin, Kenntnisse aus Bereichen wie Physik, Chemie und Kristallographie auf praktische Anwendungen wie den Bau von Maschinen, Gebäuden oder neuen Formen der Materie anzuwenden. Das Gebiet der Materialwissenschaften ist ein breites, interdisziplinäres Gebiet, das viele Funktionen in der modernen industrialisierten Welt erfüllt. Materialwissenschaftler selbst könnten sich nur auf die theoretische Natur der Eigenschaften von Materie konzentrieren. Es ist ihre Aufgabe, diese Eigenschaften zu entdecken und wie sich ihre physikalischen Wechselwirkungen in Abhängigkeit von den lokalen Bedingungen ändern. Ingenieure konzentrieren sich jedoch darauf, was mit dem von der Wissenschaft erarbeiteten Materialwissen getan werden kann.
Ein Ingenieur für Materialwissenschaften arbeitet an Projekten, die viele der physikalischen Wissenschaften sowie einige der Lebenswissenschaften umfassen. Seine oder ihre Ausbildung muss daher ein breites Spektrum an Disziplinen umfassen. Es ist nicht ungewöhnlich, auf diesem Gebiet Forscher mit mehreren Abschlüssen zu finden, oft in Physik oder Chemie und in irgendeiner Form des Ingenieurwesens, die auch über Expertise in Genetik oder Mikrobiologie verfügen. Die Primärindustrien, die weiterhin einen starken Bedarf an einem Ingenieur für Materialwissenschaften haben werden, sind die der Medizin; Raumfahrt-, Militär- und Energieanwendungen; und Mikroprozessortechnik. Dies könnte bedeuten, dass ein Ingenieur für Materialwissenschaften in so unterschiedlichen Bereichen wie Ölexploration, Krebsbehandlung, Brückenbau oder Flugzeugbau arbeiten würde, um nur einige zu nennen.
Dem Ingenieur für Materialwissenschaften stehen vielfältige Möglichkeiten offen. Das Feld konzentrierte sich traditionell auf die Anwendung von Materialwissen aus dem Studium der Metallurgie, Keramik und Polymere auf traditionelle Bauweisen. Materialforschung wird nun auf bisher ungeahnte Weise mit technischen Fortschritten gekoppelt. Ein Ingenieur für Materialwissenschaften könnte mit einem pharmakologischen Unternehmen zusammenarbeiten, um gezielte Wirkstoffabgabevorrichtungen für Tumorzellen zu entwickeln, mit einer Militärorganisation, um selbstheilende Rüstungen zu entwickeln, oder mit einem Bekleidungshersteller, um fleckenundurchlässiges Material zu entwickeln. All diese Anwendungen wurden von Ingenieuren der Materialwissenschaften ermöglicht, und viele weitere werden wahrscheinlich entwickelt werden.
Eines der herausragenden Gebiete für einen Ingenieur für Materialwissenschaften ist die Forschung und Entwicklung der Nanotechnologie. Die Nanotechnologie ist auch ein interdisziplinäres Gebiet, das sich mit der Entwicklung von Materialien und Maschinen in einer Größenordnung – in mindestens einer Dimension, wie Breite oder Länge – von 100 Nanometern oder weniger befasst. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter lang. Um die Größe der Nanotechnologie zu veranschaulichen, hat ein durchschnittliches menschliches rotes Blutkörperchen im Allgemeinen einen Durchmesser von etwa 100 Nanometern.