Bộ môn Thiết kế máy phát triển nghiên cứu khoa học theo các hướng sau:
- Tính toán thiết kế kết cấu bằng các phương pháp số (các loại vật liệu truyền thống cũng như các loại vật liệu mới, đặc biệt là vật liệu composite).
- Thiết kế máy và xây dựng các phần mềm hỗ trợ công việc thiết kế cơ khí (cả phần tính toán và phần đồ họa).
- Động học và động lực học.
- Tay máy nối tiếp và song song.
- Cơ cấu đàn hồi và các ứng dụng trong việc tạo vi chuyển động và đo lực/moment.
- Robot hàn.
- Thiết kế thiết bị công nghiệp.
- Vi cơ điện tử.
- Dao động kỹ thuật.
- Nhận dạng, xử lý hình ảnh và tín hiệu.
- Chẩn đoán hư hỏng.
