Là loại kỹ sư thiết lập, tính toán, vẽ ra nguyên lý, kết cấu, chi tiết các cơ cấu, cụm cơ cấu, máy móc, công trình hay phần mềm thể hiện qua tài liệu thiết kế (bao gồm các bản vẽ, sơ đồ, bảng biểu, lưu đồ) làm cơ sở cho kỹ sư công nghệ lập ra quy trình công nghệ chế tạo ra các sản phẩm phục vụ cho một ngành nào đó. Kỹ sư thiết kế thường được đào tạo tại các trường Đại học Kỹ thuật. Các Kỹ sư thiết kế không những nắm chắc các quá trình và hiện tượng diễn ra trong hệ thống kỹ thuật chuyên ngành mà còn được đào tạo các kiến thức về toán ứng dụng, vật lý kỹ thuật, lập trình và sử dụng phần mềm thiết kế thành thạo. Các kỹ sư thiết kế thường làm việc tại các phòng thiết kế thuộc các viện nghiên cứu thiết kế hoặc nhà máy, xí nghiệp.