การวิจัยและพัฒนาด้านวิศวกรรมหรือที่เรียกว่าการวิจัยและพัฒนาเป็นกระบวนการที่เป็นระบบในการเรียนรู้และการสร้างเทคโนโลยีใหม่เพื่อการออกแบบผลิตภัณฑ์ ตรงข้ามกับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การวิจัยทางวิศวกรรมไม่ได้เกี่ยวข้องกับการค้นพบว่าโลกทำงานอย่างไร แต่จะทำสิ่งต่าง ๆ ให้ทำงานเพื่อจุดประสงค์ที่กำหนดได้อย่างไร การวิจัยดังกล่าวอาจเกี่ยวข้องกับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เป็นจำนวนมากอย่างไรก็ตามในขณะที่วิศวกรทำงานเพื่อสร้างโซลูชันการออกแบบสำหรับปัญหาในโลกแห่งความจริง ส่วนการพัฒนาของการวิจัยและพัฒนาทางวิศวกรรมหมายถึงความพยายามในการสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การพัฒนาหลายขั้นตอนแต่ละครั้งมีความพร้อมหลายระดับอาจจำเป็นต้องมีการออกแบบเพื่อให้ประสบความสำเร็จ
ขั้นตอนแรกในการสร้างโซลูชันสำหรับปัญหาที่กำหนดในการวิจัยและพัฒนาทางวิศวกรรมคือการเรียนรู้เกี่ยวกับปัญหาเองและวิธีแก้ปัญหาที่ต้องใช้งาน หากไม่มีผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันขั้นตอนนี้อาจต้องใช้การวิจัยจำนวนมากในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพเช่นฟิสิกส์หรือชีววิทยา ตัวอย่างเช่นสาขาใหม่ของนาโนเทคโนโลยีนั้นไม่มีผลิตภัณฑ์ระดับนาโนที่ใช้เป็นฐานในการออกแบบ วิศวกรจำเป็นต้องมองไปที่ฟิสิกส์เพื่อรับทราบว่าผลิตภัณฑ์ที่มีศักยภาพอาจทำงานอย่างไร
ในทางกลับกันหากมีผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในโลกที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการออกแบบอย่างใกล้ชิดวิศวกรอาจจะมุ่งเน้นไปที่การศึกษาเทคโนโลยีที่มีอยู่เองแทนที่จะเป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ในกรณีของการออกแบบเครื่องยนต์สำหรับรถยนต์ที่กำลังจะมาถึงวิศวกรอาจได้รับประโยชน์เพิ่มเติมจากการศึกษาเครื่องยนต์รถก่อนหน้านี้ด้วยตัวเองแทนที่จะเป็นอุณหพลศาสตร์เชิงทฤษฎี เครื่องยนต์สันดาปภายในมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมานานกว่าศตวรรษและการกำหนดค่าต่างๆได้รับการออกแบบใช้และประเมินความแข็งแกร่งและจุดอ่อนของพวกเขาแล้ว - ไม่มีเหตุผลที่จะสร้างสิ่งที่ได้รับการออกแบบมาแล้ว
การพัฒนาผลิตภัณฑ์ในการวิจัยและพัฒนาทางวิศวกรรมมักจะเป็นกระบวนการวนซ้ำ กล่าวอีกนัยหนึ่งมันเป็นไปไม่ได้ที่จะรู้ว่าผลิตภัณฑ์จะทำงานได้ดีเพียงใดเมื่อแผนการออกแบบที่มีรายละเอียดถูกวาดขึ้น แม้แต่ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาอย่างดีก็ยังไม่สมบูรณ์แบบและมีจุดอ่อน ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาต้นแบบหรือโมเดลการทำงานเพื่อทดสอบความคิด โมเดลเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อจำหน่ายให้กับลูกค้าหรือเป็นจำนวนมากที่ผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่พวกเขามีจุดประสงค์เพื่อให้วิศวกรมีความคิดที่ดีขึ้นว่าองค์ประกอบใดของโมเดลที่ต้องมีการปรับปรุงและดูเหมือนว่าจะทำงานได้ดี
หลังจากการทดสอบต้นแบบอย่างเป็นระบบวิศวกรพยายามออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ตามข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการทดสอบ พวกเขาอาจปรับการคำนวณของพวกเขาและปรับแต่งองค์ประกอบของการออกแบบที่อ่อนแอลงเล็กน้อย ไม่มีกฎว่าต้องพัฒนาต้นแบบกี่ชิ้นก่อนที่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะพร้อม จำนวนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นเทคโนโลยีเป็นอย่างไรและผลิตภัณฑ์นั้นอาจก่อให้เกิดความปลอดภัยหรือความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อใช้งานหรือไม่
