工業工程(Industrial Engineering)專業(簡稱工工)是一門利用科學、資訊技術和管理學結合的知識，用以提升組織效率的學問工具。再深入一點定義組織與系統，因為是工工專業應用物件，它可以是一條生產流水線、一間工廠、一家跨國企業的全球供應鏈、政府單位與非營利組織、或甚至一個店鋪等。而應用領域，除了一般傳統印象中的生產製造業外，也含括零售流通服務、物流、金融服務、醫療服務、娛樂服務等。
工業工程專業所涵蓋的主幹學科範圍包括管理，電腦，運籌學，與統計。工業工程專業利用生產管理工具，以促使系統能有效地發掘問題、解決問題、持續改善，工業工程專業也利用電腦科技，説明組織或系統流程自動化，使之達到更優化。
工業工程專業的重點學科之一運籌學，本質上屬於數學學科，利用數學模型和演算法等，去尋找複雜問題中的最佳或近似最佳的解答，幫助企業做出優化的決策，譬如機台或人力產能規劃的決策、產品生產排程的決策、產品存貨策略的決策。統計也是數學類課程，可以説明企業做資料分析，用在品質管制、工程參數設定、實驗設計、改善生產製程的良率等。
反映到實際的工業工程專業核心課程上，有統計學、機械設計、運籌學、人因工程學、系統工程、管理學、市場行銷學、工程經濟、工業會計、執行資訊系統等。其中的人因工程學，由其中文譯名"人因"可知，在工程設計時，考慮各種人性因素，也就是研究人和機器、環境的相互作用，使設計的機器和環境系統適合人的生理及心理等特點，以"為適合人們使用而設計"的考慮點出發。
以工業工程專業來說，研究的次領域有人因工程、先進製造、決策科學和運籌學、供應鏈管理與醫療工程。人因工程強調以人為本的設計，研究包括工作場所分析、心理壓力負荷評估，譬如通過瞭解生物力學和工作生理學，以及通過使用生物力學模型、模擬，實地研究和工作分析來實現職業傷害預防，人機界面和資訊視覺化，例如設計符合人類思考邏輯且使用者友好的人機界面。
先進製造研究的目標通常是開發能夠以小批量或大批量生產各種產品的生產系統，同時具有批量生產的效率，以便隨時掌握生產狀況。也包括開發和優化特定的工藝或材料，譬如3D列印和印刷電子工藝、柔性電子和高級感測器的製造等。
決策科學和運籌學側重在不確定的情況下，利用決策的演算法和模型，盡可能高效率地制定和實施決策，譬如航空公司和物流公司利用優化演算法來安排他們的日常運營，生產線依靠優化來有效地運行每台設備，並分配可用人力與物力資源，生物技術公司利用優化搜索大量遺傳資料，以期尋找新的發現。
供應鏈管理是工業工程和運營研究中發展最快，最具影響力的領域之一，它是研究如何透過供應鏈設計和供應鏈管理，來提高企業的經營效率，譬如通過外包和協作發展競爭優勢，倉儲、貨運和供應鏈的監督和控制。
醫療工程利用工業工程科學、資訊技術和管理的跨領域知識，開發具有成本效益的健康系統和應用，譬如優化腫瘤放射治療決策模式、設計更完備的健康網路、優化遠端醫療網站，以改善偏鄉醫療服務，或平衡系統的成本。
有些工業工程專業將工程方法和工程師解決問題的技能，應用于金融中，形成金融工程的次領域學科。金融工程師一般開發數學和統計工具來管理金融風險、優化投資組合，設計和評估金融產品。
