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대학원은 산업계의 고급인력과 전문 연구인의 양성을 목표로 하며, 교수님들과 학부 졸업 이상의 구성원들을 모아 혁신적이고 창조적인 전문적 학문에 대해 공통의 관심사를 갖는 학술 집단을 형성한다. 대표적인 교육과정으로 석사와 박사과정이 개설되어 있다. 석사과정은 폭넓은 기초지식을 기반으로 전공 분야에서의 학술연구 능력을 배양하며, 박사과정은 전문 연구 수행자로서의 자질을 기르고 독립적으로 연구 활동을 수행해 나갈 수 있는 연구능력과 사고력을 배양함으로써 전문인 양성을 그 목적으로 하고 있다. 그 외에 학·석사 연계과정, 석·박사 연계과정, 해외 학술 과정 그리고 교수님과의 연구생 활동 등 다양한 프로그램이 있다. 기계공학과 대학원은 1972년 1월 1일에 석사과정을 설립, 1973년 1월 1일에 박사과정을 설립하여 오늘에 이르고 있다. 기계공학과의 전공분야는 크게 열·유체 분야와 고체 및 제어 분야로 구분된다. 열·유체 분야는 열공학, 유체공학, 전산열유체, 에너지공학, 열 환경제어 및 에너지 물질순환 연구실로, 고체 및 제어 분야는 신소재, 구조해석, 재료강도, 정밀공학, 진동 공학, 자동제어, 나노/복합재, 가상 시제 및 로봇공학 연구실로 구성되어 있다.

2009.01.01. 공과대학 기계공학과로 편성
2003.01.01. 테크노 공학대학 기계공학과로 편성
1999.01.01. 학부제가 전면적으로 실시됨에 따라 기계, 산업시스템공학부로 편성
1983.02.01. 수원 캠퍼스로 통합
1979.01.01. 수원 캠퍼스에 공학부에 기계공학과가 병설
1973.01.01. 박사과정이 설립
1972.01.01. 석사과정 설립
1969.02.01. 40명으로 증원되어 정식으로 공과대학으로 편입
1967.02.01. 문리과 대학에 25명 정원으로 시작된 기계공학과