Desain mekatronik adalah pendekatan teknik holistik untuk merancang peralatan dan mesin elektromekanis. Biasanya, peralatan dirancang sebagai rangkaian sistem yang terpisah, seperti sistem mekanik, listrik, elektronik, dan komputer. Seringkali sistem ini dibuat dari komponen generik yang cocok untuk semua jenis mesin yang serupa atau bahkan jenis yang berbeda. Dalam desain mekatronik, sistem tidak dianggap terpisah tetapi merupakan bagian dari keseluruhan mesin dan terintegrasi satu sama lain dengan masing-masing komponen dirancang untuk bekerja secara optimal dengan semua komponen lain dalam mesin tertentu. Dengan cara ini, desain mekatronik dapat menghasilkan peralatan yang sangat efisien untuk melakukan hampir semua tugas secara optimal.
Ada banyak prinsip berbeda yang diatributkan pada desain mekatronik, dan prinsip tersebut bervariasi dari satu industri ke industri lainnya, karena kebutuhan peralatan khusus untuk setiap industri berbeda-beda. Namun, salah satu prinsip desain mekatronik yang berlaku adalah konsep merancang semua komponen dalam mesin dengan tujuan memenuhi tujuan akhir keseluruhan mesin, bukan hanya komponen individual. Dengan cara ini, satu komponen tidak terganggu kinerjanya untuk mengimbangi komponen lain. Misalnya, semua komponen dalam mesin yang dirancang untuk bekerja di dalam atau dengan air akan dirancang tahan air.
Pendidikan insinyur juga merupakan faktor penting ketika memahami peralatan baru dari perspektif desain mekatronik. Kebanyakan insinyur mengkhususkan diri dalam satu bidang keahlian atau disiplin, seperti teknik listrik atau mesin. Untuk mengejar desain mekatronik yang sebenarnya, seorang insinyur harus terbiasa dengan semua aspek mesin, mulai dari komposisi bahan yang akan dibuat hingga komputer dan pemrograman yang akan digunakan untuk mengontrol mesin. Dengan para insinyur yang terdidik dalam semua aspek konstruksi dan operasi mesin tertentu, sejumlah solusi baru untuk masalah lama — seperti solusi kimia untuk masalah komputer atau sebaliknya — tersedia dengan desain mekatronik.
Sebagai akibat langsung dari masalah yang terkait dengan rekayasa mesin dan peralatan yang tepat di bawah konsep desain mekatronik, banyak produsen peralatan mencari insinyur multi-disiplin dengan pengalaman praktis di sejumlah bidang yang berbeda. Ada beberapa insinyur seperti yang tersedia. Ini telah menciptakan bidang baru di bidang teknik dan pendidikan. Banyak perguruan tinggi dan universitas sekarang bekerja dengan berbagai industri untuk mendidik dan melatih insinyur desain jenis baru. Insinyur ini tidak menerima gelar dalam satu disiplin tradisional tetapi, sebaliknya, gelar mereka mencerminkan kemampuan mereka untuk bekerja dengan semua disiplin ilmu yang dibutuhkan oleh industri tertentu.