西北工业大学机电学院设有五个专业系，分别是航空宇航制造工程系、机械工程及自动化系、微系统工程系、工业工程系、工业设计系。

此外，学院还开设了七个本科专业。这些专业中，飞行器制造工程、机械设计制造及其自动化、微机电系统工程、工业设计、工业工程等五个专业已入选国家级一流本科专业建设点，而机械电子工程、产品设计两个专业则入选了陕西省一流本科专业建设点。