学院以面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康为科研工作指导思想，充分发挥力学、动力工程及工程热物理以及航空宇航科学与技术等学科基础研究优势，服务国家科技战略和社会发展，取得了突出的科研成果。
力学学科围绕具有前瞻性和战略性的重大问题，开展原创性基础理论和技术创新研究，在微纳米力学、多功能材料和结构力学、复杂流动、生物力学、新能源动力、航天航空、重大疾病与健康等领域取得重要创新成果：坚持力学基础理论创新研究与国家重大需求结合，为结构超滑、超高声速发动机等国民经济建设和国家重大工程项目做出重要贡献；将力学与大健康结合，在肿瘤制剂开发、柔性电子等服务人类健康领域、提高亚健康群体的生活品质等方面取得重要进展，创新性专利技术实现了成果转化，社会效益显著。
动力工程及工程热物理学科坚持在该领域的国际学术前沿开展原创性基础研究，同时紧密围绕国家重大战略需求，解决实际工程问题。在基础研究方面，过增元院士团队首创了热学新理论体系（热质理论和“火积”理论），在国内外产生了重大影响。在工程应用方面，张兴教授团队首创的双波长闪光拉曼光谱法可用于低维纳米材料热物性的高精度原位测量，达到国际领先水平。为解决大规模数据中心的冷却散热问题，基于“火积”耗散极值原理和场协同理论，提出了全局能效优化理论和热电协同一体化设计方案。针对电力和热力系统中能源利用效率、灵活性、降污减排等多目标相互影响制约的关键难题，提出了电、热综合协调调控方法和技术，首创了热系统分析和优化的热量流法，实现多目标复杂问题的统一建模和分析。
航空宇航科学与技术学科形成多个特色和优势科研方向。深度参与了载人航天与探月工程、高分专项、大飞机专项、两机专项等国家重点任务，开展了空天撞击与防护的极端工况动力学、高分辨率航天器动力学与控制、先进轨道设计优化与控制理论、空天人工智能理论与技术、跨介质航行理论与技术等基础研究，实现了健康监测与神经调控技术、新概念科学卫星系统技术、先进航空动力技术、智能无人直升机、新概念无线电传输与探测技术、新概念飞行器气动布局设计等重点科研方向的技术突破，取得了多项重要科研成果。
面向2035，学院将继续深耕基础研究，强化关键技术研究，以重大战略需求和重大科技挑战为驱动，在已有和潜在优势研究方向、技术方向持续发力，形成突破和引领成果，获得一批国际一流科研成果。
