Den primära rollen för en materialvetenskapsingenjör är att ta kunskaper som förvärvats inom områden som fysik, kemi och kristallografi och tillämpa den kunskapen på praktiska tillämpningar som konstruktion av maskiner, byggnader eller nya former av materia. Området materialvetenskap är ett brett tvärvetenskapligt område som fyller många funktioner i den moderna industrialiserade världen. Materialforskare själva kanske bara fokuserar på den teoretiska naturen hos materiens egenskaper. Det är deras roll att upptäcka dessa egenskaper och hur deras fysiska interaktioner förändras beroende på lokala förhållanden. Ingenjörer fokuserar dock på vad som kan göras med den mängd materialkunskap som har etablerats av vetenskapen.
En materialvetenskapsingenjör arbetar med projekt som involverar många av de fysiska vetenskaperna såväl som några av livsvetenskaperna. Hans eller hennes utbildning måste därför omfatta ett brett spektrum av discipliner. Det är inte ovanligt att hitta forskare inom området som har flera examina, ofta i fysik eller kemi och någon form av ingenjörskonst, med expertis inom genetik eller mikrobiologi också. De primära industrierna som kommer att fortsätta att ha en stark efterfrågan på en materialvetenskapsingenjör är medicinen; rymd-, militär- och energitillämpningar; och mikroprocessorteknik. Detta kan innebära att en materialvetenskapsingenjör skulle arbeta inom så olika områden som oljeprospektering, cancerbehandling, brokonstruktion eller flygplansdesign, för att nämna några.
Det finns ett brett utbud av möjligheter öppna för en materialvetenskapsingenjör. Området fokuserade traditionellt på att tillämpa materialkunskap från studier av metallurgi, keramik och polymerer till traditionella konstruktionsmetoder. Materialforskning kombineras nu med tekniska framsteg på tidigare oanade sätt. En materialvetenskapsingenjör kan arbeta med ett farmakologiskt företag för att utveckla riktade läkemedelsleveransanordningar för tumörceller, med en militär organisation för att utveckla självläkande rustningar eller med en klädtillverkare för att utveckla material som är ogenomträngligt för fläckar. Alla dessa applikationer har möjliggjorts av materialvetenskapliga ingenjörer, och många fler kommer sannolikt att utvecklas.
Ett av de framträdande områdena för en materialvetenskapsingenjör är forskning och utveckling av nanoteknik. Nanoteknik är också ett tvärvetenskapligt område, som handlar om konstruktion av material och maskiner i en skala – i minst en dimension, såsom bredd eller längd – på 100 nanometer eller mindre. En nanometer är en miljarddels meter lång. För att illustrera storleken som är involverad i nanoteknik är en genomsnittlig mänsklig röd blodkropp i allmänhet cirka 100 nanometer i diameter.