用於製造各類機械零件、構件的材料和在機械製造過程中所應用的工藝材料，就是機械工程材料。

人類最先利用的材料是自然材料:石頭、木頭、泥土、獸皮，發明火以後，可以使用陶器和瓷器，青銅是金屬材料的最早使用，鍊鐵和鍊鋼豐富和發展了機械材料，鋼鐵是機械材料的主要材料，提高鋼鐵等金屬材料的使用效能和加工效能是19世紀20世紀21世紀材料專家的主要研究內容，非金屬材料，如高分子材料和現代陶瓷是21世紀材料工作者的研究目標。

機械工程材料涉及面很廣，按屬性可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。金屬材料包括黑色金屬和有色機械工程金屬。有色金屬用量雖只佔金屬材料的5%，但因具有良好的導熱性、導電性，以及優異的化學穩定性和高的比強度等，而在機械工程中佔有重要的地位。非金屬材料又可分為無機非金屬材料和有機高分子材料。前者除傳統的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料外，還包括氮化矽、碳化矽等新型材料以及碳素材料(見碳和石墨材料)等。後者除了天然有機材料如木材、橡膠等外，較重要的還有合成樹脂(見工程塑膠)。此外，還有由兩種或多種不同材料組合而成的複合材料。這種材料由於複合效應，具有比單一材料優越的綜合性能，成為一類新型的工程材料。

機械工程材料也可按用途分類，如結構材料(結構鋼)。工模具材料(工具鋼)。耐蝕材料(不鏽鋼)、耐熱材料(耐熱鋼)、耐磨材料(耐磨鋼)和減摩材料等。由於材料與工藝緊密聯絡，也可結合工藝特點來進行分類，如鑄造合金材料、超塑性材料、粉末冶金材料等。粉末冶金可以製取用普通熔鍊方法難以製取的特殊材料，也可直接製造各種精密機械零件，已發展成一類粉末冶金材料。