Seorang insinyur mesin senior adalah orang yang telah bekerja sebagai insinyur mesin untuk waktu yang cukup lama sehingga dia sangat berpengalaman di bidangnya. Kemungkinan besar insinyur mesin senior akan memimpin proyek tertentu dan mungkin bertanggung jawab untuk mengelola insinyur lain. Insinyur mesin adalah orang yang merancang dan membangun sistem mekanis dari berbagai jenis, dan mereka mungkin memiliki fokus khusus. Seorang insinyur dapat, misalnya, bekerja secara eksklusif pada desain mobil, meskipun banyak insinyur bekerja pada berbagai proyek di bidang tertentu.
Gelar teknik diperlukan untuk menjadi insinyur mesin senior, dan dalam beberapa kasus, gelar lanjutan seperti gelar master atau PhD mungkin diperlukan. Dalam kasus lain, seorang insinyur hanya dapat bekerja di lapangan cukup lama untuk mendapatkan pengalaman yang relevan, dan kemudian dipromosikan ke posisi insinyur mesin senior. Jumlah tahun yang dia habiskan di lapangan serta kualifikasi khusus yang diperoleh insinyur selama kariernya akan membuatnya memenuhi syarat untuk posisi sebagai insinyur senior. Sertifikasi dan kepatuhan terhadap hukum setempat mungkin juga diperlukan di beberapa wilayah di dunia.
Tanggung jawab lain dari insinyur mesin senior mungkin ada hubungannya dengan hubungan pelanggan. Insinyur mungkin perlu berkonsultasi secara teratur dengan pelanggan untuk memastikan desain produk memenuhi permintaan pelanggan, dan setiap perubahan dalam desain mungkin perlu dijalankan oleh pengguna akhir untuk memastikannya sesuai dengan kebutuhan pelanggan tersebut. Insinyur mungkin juga perlu berkomunikasi dengan insinyur lain serta vendor yang mungkin membuat bagian tertentu untuk perangkat yang sedang dibuat. Keterampilan komunikasi yang baik akan diperlukan, terutama jika insinyur mesin senior adalah kepala tim teknik yang terdiri dari insinyur, masinis, atau desainer lain.
Pengetahuan dan keterampilan komputer juga diperlukan untuk menjadi insinyur mesin senior yang sukses, karena banyak dari proses desain yang akan dilakukan insinyur dilakukan di komputer. Program Computer Aided Drafting (CAD) biasanya digunakan oleh para insinyur, seperti juga mesin Computer Numeric Control (CNC) yang digunakan dalam pembuatan suku cadang. Insinyur mungkin tidak hanya perlu dapat menggunakan program tersebut, tetapi juga menginstruksikan orang lain bagaimana menggunakan program dengan benar.