學院現有11個系、所（中心），設有機械工程、航空宇航科學與技術2個一級學科（國家一流學科）；5個二級學科，其中國家重點二級學科3個。學院創建了機器人技術與系統全國重點實驗室（全國高校唯一）、國家機器人創新中心等國家級平台10個、省部級平台12個，為學生科研和創新能力的培養提供了國際一流的平台支撐。

學院在科學研究方面，堅持“立足航天、服務國防、面向國民經濟主戰場”的發展定位，聚焦國際科技前沿和國家重大戰略需求，超前謀劃戰略性、儲備性技術研發項目，不斷推進空天科技和智能制造領域的重大項目研發，形成了将基礎研究、應用預先研究和工程化應用及産業開發有機結合的科研新體系；構建了以高端裝備與部件設計基礎、智能制造與超精密測量技術和人-機-環境共融智能機器人為優勢特色方向，仿生與微納系統技術新興交叉方向的科研新布局。 學院還依托學科優勢，采用“産學研用”四位一體的模式，使科研成果走出實驗室，面向國民經濟主戰場，實現科技和經濟的深度融合。

近5年，學院承擔國家級科技項目400餘項，科研經費到款23億元；獲得國家獎3項和省部級獎76項；發明專利授權1000餘項，專利成果轉化1.74億元；出版教材、專著63部；發表SCI論文2000餘篇。