Những môn học cơ bản của kỹ thuật cơ khí thường bao gồm:

1. Toán học (toán chuyên đề, toán học tính toán, phương trình vi phân, và đại số tuyến tính)
2. Khoa học vật lí cơ bản (bao gồm vật lí và hóa học)
3. Cơ học lý thuyết (tĩnh học, động học và động lực học)
4. Sức bền vật liệu và cơ học kết cấu
5. Kỹ thuật vật liệu và composite
6. Nhiệt động học, truyền nhiệt, biến đổi năng lượng, và HVAC
7. Nhiên liệu, sự đốt và động cơ đốt trong
8. Cơ học chất lỏng (bao gồm: thủy tĩnh và thủy động)
9. Thiết kế máy và cơ cấu (gồm: động học và động lực học)
10. Dụng cụ và đo lường
11. Kỹ thuật chế tạo: công nghệ và quá trình
12. Rung động, lý thuyết và kỹ thuật điều khiển
13. Thủy lực và khí nén
14. Cơ điện tử và Rô-bốt học
15. Thiết kế kỹ thuật và thiết kế sản phẩm
16. Vẽ kỹ thuật, CAD và CAM

Ngoài ra, các kỹ sư cơ khí cũng được trang bị kiến thức đại cương về các ngành: hóa học, vật lý, kỹ thuật hóa học, kỹ thuật xây dựng, và kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử để có thể thiết kế, chế tạo, sửa chữa các máy móc, trang thiết bị trong các ngành này.