学部教育で培われた専門基礎能力をさらに向上させる教育研究を実施し，修士課程においては，産業界での柔軟かつ創造的な「ものづくり」を可能とする高度専門技術者及び研究者を養成する。また，博士後期課程においては，高度な専門知識，幅広い視野及び総合的判断力を有し，かつ基礎的，先駆的な学術研究の推進及び工学に関する多様な分野において主導的役割を果しうる研究者を養成することを目的とする。

工学研究科修士課程では、工学部各学科と直結して、機械サイエンス専攻、電気電子情報工学専攻、生命環境科学専攻、建築都市環境学専攻、デザイン科学専攻、未来ロボティクス専攻の6専攻が設置されています。教育目標は、学部で学んだ専門知識をもとに、より高度な工学と技術を習得するとともに、創造性を高める教育を行い、最先端の産業をはじめ、各工業分野で活躍できる高度技術者および研究者の育成にあります。修士課程修了後には、博士後期課程に進学できる能力も培っています。

工学研究科博士後期課程では、広範な工学を細分化せずに、工学専攻として統合し、各研究分野の縦横な連携のもとに教育と研究を行ない、創造力が豊かな研究者や高度技術者の育成を目標としています。これにより、日進月歩発展を続ける工学と工業に即応した、また、将来の工学と工業の変革に対応できる高度の専門知識と広い視野を持った博士（工学）を社会に輩出しています。専門知識を有する社会人の学位取得のための高度な研究者教育も行なっています。