材料科学，又名为材料工程，涉及物质的性质及其在各个科学和工程学领域的整合应用，是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学，材料化学，应用物理和化学，以及化学工程，机械工程，土木工程和电机工程。与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上，材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分，以后者为例，它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限，也因此，在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。材料科学有着广泛的应用前景，因此被国际学术界誉为21世纪最有前途的学科。

在各时代上材料的选择往往决定了该时代的发展，像是石器时代、青铜器时代、铁器时代和工业就是明显的例子。材料科学是最古老的应用科学及工程学之一，起初被引导来自陶瓷的加工和冶金学的延伸。现代材料科学演进来自于冶金学。在十九世纪晚期一位美国科学家约西亚·吉布斯发现材料在不同相态之间的热力学性质，使得在理解材料性质上有重大性的突破。材料科学与其他领域的合作发展性科技，像是塑胶、半导体和生物材料（英语：Biomaterial）。

在1960年代前，许多材料科学系都被称为矿冶系。1960后当时美国高等研究计划署(Advanced Research Projects Agency)，现为国防高等研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency)，为了材料科学的基础研究以及训练的国家计划(“to expand the national program of basic research and training in the materials science”)在1960年代创立一系列大学实验室，建立了材料科学。此领域包含陶瓷、聚合物、半导体、磁性材料、生物材料（英语：Biomaterial）、奈米材料。