机械工程作为一级学科，其下分为多个二级学科，主要包括：

机械制造及其自动化（080201）

研究机械制造理论、制造技术、自动化制造系统和先进制造模式。

机械电子工程（080202）

也称机电一体化，涉及基础理论知识和机械设计制造方法，以及计算机软硬件的应用能力。

机械设计及理论（080203）

专注于机械的功能分析与综合，以及性能的定量描述和控制。

车辆工程（080204）

研究汽车、拖拉机、机车车辆、军用车辆及其他工程车辆的理论、设计及制造技术。

除此之外，机械工程还可能包含其他与机械行业相关的二级学科，例如工业工程、精密仪器及机械、船舶与海洋工程等。