天津大學材料科學與工程一級學科涵蓋材料學、材料加工工程、材料物理與化學三個二級學科，是國家首批一級學科博士學位授權和首批一級學科重點學科。由始建于五十年代初的焊接、金屬材料及熱處理、高分子材料、無機非金屬材料、腐蝕與防護等學科組成，其歷史可以追溯到北洋大學時期的采礦和冶金等學科，具有優良的歷史傳承，為國家重大工程、經濟建設及我國材料學科發展做出了突出貢獻，培養了一批材料領域領軍人才，其中杰出校友師昌緒院士于2010年獲得國家最高科技獎。

經多年發展和凝練，學院延承了在國內外享有盛譽的傳統學科方向，如焊接結構延壽與安全評價，先進陶瓷與加工技術和金屬腐蝕與防護，同時面向國民經濟發展和學科發展前沿，開拓了材料復合與功能化和生物醫用材料等新興學科方向。近年來通過國際合作建立了新能源與環境材料、微連接原理與高溫電子封裝方向。這些方向承擔了國家“973”、“863”和重大基金等高水平項目，與中國運載火箭生產基地、中石化、中海油和天津鋼鐵集團等國內大型企業密切合作并建立聯合實驗室，在航天領域材料加工與高溫材料研究、海洋裝備水下焊接和腐蝕防護、超長碳納米管纖維連續制備、高性能聚烯烴可控聚合與加工等方向取得突出成果，在Angewandte Chemie，JACS和Adv Mater等國際權威期刊發表論文，引起國內外同行的廣泛關注。

學院現有博士生導師72名，碩士生導師129名。每年招收博士研究生60名左右，碩士研究生240名左右。學院與日本國家物質材料研究機構成立了天津大學－NIMS能源環境材料聯合研究中心，與弗吉尼亞理工大學也建立了天津大學—弗吉尼亞理工大學聯合實驗室，除此之外還與加州大學洛杉磯分校、昆士蘭大學、南澳大利亞大學、日本東北大學等多個大學建立了密切的科研合作與人才培養關系，為研究生培養提供了良好的國際交流平臺。