全面提高制造业，特别是装备制造业的整体综合竞争能力，已成为我国的一个发展战略。应用新技术提升我国的产品创新能力，发展具有自主知识产权的产品是实现这一战略目标的关键。机械设计及理论是综合应用机械、电子、计算机、信息、自动化、管理技术进行机械产品的方案、传动、结构、操纵与控制系统创新设计的学科，重点研究与机械设计、机械系统试验、机械系统操作控制相关的现代设计方法与理论。本学科研究生的培养目标是适应高等学校、研究院所及工矿企业从事教学、科学研究、产品设计与开发、企业管理等工作的高级专业人才。

机械设计及理论学科起源于我校1956年创办的建筑筑路机械与设备专业，后改为起重运输与工程机械专业。在学科调整时，与机械学、工程图学、振动冲击及噪声控制合并形成目前的专业学科。该学科1993年获得博士学位授予权，1996年确定为“211”重点建设学科，1999年建立博士后流动站，2001年被评为上海市重点建设学科，是“长江计划”特聘教授的设岗单位。在本学科内，1983年成立上海市建设工程机械质量检测中心，1986年成立建设部环卫机械研究所，1992年成立上海市建设机器人研究中心，2002年成立同济大学路面机械工程中心，2004年成立同济大学工程机械研究院。目前，本学科专业以机械设计及理论研究所为主体。

我国是发展中国家，基础设施建设在全国展开，需要大量工程机械、工程车辆和智能机械。我校机械设计及理论学科的特色是以工程机械、工程车辆和智能机械为对象，以机械基础理论为依托，以机电液一体化为目标。本学科在早期就一直处于国内工程机械领域的领先地位，为行业内主要企业培养了大批技术骨干，编写了一批具有重要影响的专业教材。改革开放以后出现了一批重大研究成果，获得国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖5项。本学科为全国性一级学会“中国工程机械学会”的挂靠单位，担任该一级学会理事长、秘书长和该学会多个下属二级分会的理事长、秘书长职务，协办《中国工程机械学报》。