התעשייה המתקדמת מציבה אתגרים טכנולוגיים רבים, הדורשים שילוב של ידע תיאורטי מוצק ורחב עם התמחות מעמיקה בתחומי הנדסה מודרניים. המהנדס נדרש להציג יכולת תכנון, פתרון בעיות טכנולוגיות והנדסיות, השתלבות במאמצי פיתוח רב-תחומיים ויכולת לימוד והתעדכנות מהירה. תכנית הלימודים במחלקה כוללת קורסים מדעיים כמתמטיקה וסטטיסטיקה, פיזיקה, כימיה ותכנות, לצד קורסי בסיס הנדסיים כגון סטטיסטיקה וחוזק חומרים, תכן בעזרת מחשב, תהליכי ייצור, דינמיקה, תרמודינמיקה, מכניקת הזורמים ומעבר חום ותורת הבקרה. נושאי לימוד נלווים הם חשמל ואלקטרוניקה, כלכלה ושיווק, אמינות ועוד.
בשנתיים האחרונות ללימודים מתמחה הסטודנט באחד משלושת התחומים האלה:

1. תכן וייצור – הכשרה בתחום תכן של מוצרים, מתקנים ומערכות; העמקת ההבנה והידע במערכות תיב”ם (תכן וייצור בעזרת מחשב); מערכות ייצור ממוחשבות; זיווד אלקטרוני ועוד
2. הנדסת מערכות ממוחשבות (מכטרוניקה) – שילוב ידע בהנדסת מכונות, אלקטרוניקה ומחשבים כנדרש במוצרים ובמערכות מודרניים. התמקדות בלימוד קורסי בקרה, עיבוד אותות, הינע חשמלי ומיקרו-מחשבים
3. ביו-מכניקה – לימוד עקרונות בסיסיים בתחום התכן של חומרים ומנגנונים בהתקנים רפואיים; הבנת הממשק שבין הנדסת מכונות לעולם הרפואה
4. תעשייה מתקדמת בעידן המידע – במסגרת התמחות זו, יקבל הסטודנט כלים להתמודדות עם הגישות הטכנולוגיות המתקדמות הנדרשות להעברת מפעל מסורתי למפעל חכם ומתקדם העומד בקריטריונים של המהפכה הדיגיטלית.

הלימודים במחלקה כוללים התנסות במעבדות משוכללות, עבודה על פרויקטים הנדסיים ושימוש בתוכנות מדעיות והנדסיות מודרניות. כל אלה מכינים את הסטודנט להשתלבות בתעשייה עתירת הידע ולהמשך לימודים לתארים גבוהים. הלימודים נמשכים ארבע שנים והם בעלי מאפיינים ייחודיים:

• בסמסטר השביעי יוצא הסטודנט לפרק התמחות בתעשייה (הנמשך כסמסטר), שבמהלכו הוא נדרש לטפל במגוון נושאים הנדסיים התואמים את הכשרתו
• במהלך שנה ד’ מבצע הסטודנט פרויקט מסכם: נושא הפרויקט קשור בדרך כלל למפעל בו הוא עובד במסגרת ההתמחות, או נבחר ממאגר הפרויקטים של המכללה. ניהול הפרויקט נעשה במתכונת תעשייתית, הכוללת סקרי תיכון ומעקב צמוד אחר התקדמות הפרויקט
• לחילופין יכולים סטודנטים בעלי נטייה מחקרית לבחור בביצוע התנסות ופרויקט מחקריים בהנחיית חבר סגל העוסק במחקר. מסלול זה מוצע למספר מצומצם של סטודנטים והוא מעניק להם כלים מחקריים המכשירים אותם לקראת תואר שני מחקרי