学院锚定国家重大需求与学科前沿领域，构建了将基础研究、应用预先研究和工程化应用及产业开发有机结合的科研新体系，形成了以“高端装备及部件设计基础”“智能制造与超精密加工技术”“人-机-环境共融智能机器人”为优势特色方向，以“仿生与微纳系统技术”为新兴交叉方向的学科发展新布局。近年来，与工程单位联合研制的型号产品为载人航天与探月工程、深空探测与在轨服务、激光聚变与核能开发等国家重大工程提供了关键核心技术支撑。

学院建有机器人技术与系统全国重点实验室、宇航空间机构全国重点实验室等9个国家级科研平台，以及14个省部级重点实验室、研究中心和协同创新中心，在机器人、空间机构、医疗器械、装备制造和超精密加工等领域，建立了特色鲜明、基础雄厚、应用突出的高水平创新体系。依托学科在高端装备设计、智能制造和机器人技术领域积淀的科研基础，学院搭建了面向制造、医疗、建筑、农业等领域的跨学科交叉创新平台，聚焦传统产业转型升级需求，积极推动技术成果转化应用。