לימודי תואר שני בהנדסת חומרים מיועדים לבוגרי תואר ראשון בהנדסה ולבוגרי תארים ראשונים במקצועות המדעים המדויקים. תכנית המוסמכים מספקת הכשרה במדעי היסודות המוצקים ובהנדסת חומרים ברמה מתקדמת. המחקר האקדמי בתחום הנדסת החומרים הוא ממגמות המחקר המתקדמות ופורצות הדרך הגדולות ביותר שידעה האנושות בעשורים האחרונים. המחקר מגשר ומחבר התפתחויות וטכנולוגיות חדשות לשיטות הנדסיות, מה שמקבל ביטוי מידי בתעשייה בפיתוח ובייצור מתקדם. הלימודים האקדמיים לתואר מוסמך נעים ממחקר מדעי טהור ועד ליישום התיאוריות בשדות השונים של כימיה, פיזיקה, חשמל, עיצוב וכיוצא בזה. הלימוד לתואר מוסמך עוסק ב"מחזור החיים" השלם של החומר, מכרייתו וזיקוקו של חומר הגלם, דרך הפקה וניצול של החומר המוגמר ולבסוף סילוקו ומחזורו. הלימוד והמחקר האקדמי באים להביא להבנה ולפתח את מדע החומרים, ולגלות את תכונותיהם של חומרים שמבניהם טרם פוענחו.

הלימודים לתואר מוסמך בהנדסת חומרים מתקיימים בשני מסלולים: מסלול מחקרי, הכולל הגשה של עבודת גמר מחקרית - תזה, ומסלול עיוני שאינו כולל הגשת תזה אלא הגשת פרויקט גמר שאינו מחקרי. מסלול התזה ומסלול הפרויקט נבדלים זה מזה בעיקר בהיקפם. מקובל לומר כי למען השלמת תזה יש לעבוד ולחקור במשך תשעה חודשים במשרה מלאה, ולכתיבת פרויקט מספיקה תקופת זמן של בין חודשיים לשלושה. סיום הלימודים בהצלחה במסלול המחקרי מאפשר המשך ללימודי דוקטורט בתחום.

לימודי תואר שני בהנדסת חומרים נועדו להעמיק ולהרחיב את הידע הבסיסי של העוסקים בתחום, לעדכן אותם בכל החידושים הטכנולוגיים וההתפתחויות, ולהכשיר אותם למחקר חיוני תוך הקניית מיומנויות וכלי מחקר ופיתוח חדשניים. במהלך הלימודים יתנסו הסטודנטים בניסויים מעשיים, וירכשו מגוון רחב של כלים, יכולות ומיומנויות שיאפשרו להם לפתח את התחום וליצור מגוון גישות חדשות לעולם המדע, הטכנולוגיה וההייטק.

 
תואר שני בתחום הנדסת חומרים מהווה יתרון משמעותי בשוק העבודה. כיום תחום הנדסת החומרים הוא פופולרי ומבוקש ביותר, לכן הידע המיומנויות שרוכשים בתואר השני מעלים את סיכויי הקבלה לפתקידים בכירים ונחשקים בתחום ההייטק.

לימודי תואר שני בהנדסת חומרים מיועדים בראש ובראשונה לבעלי תואר ראשון בהנדסת חומרים. אך לא רק, גם בעלי תואר ראשון במקצוע הנדסי או מדעי אחר, כגון: תואר ראשון בכימיה, פיזיקה או ביולוגיה, יכולים להשתלב במסלול. הפונים ללימודי תואר שני בהדסת חומרים הם אלו הרוצים להעמיק את ידיעותיהם ולהרחיב את כישורי המחקר שלהם. הלימודים יתאימו לסטודנטים המעוניינים לרכוש כלים ניהוליים ומחקריים הדרושים לתחום, להעמיק את כישורי המחקר שלהם ולרכוש כלים חשובים לעבודתם המקצועית בעתיד. כמו כן, לימודי התואר השני יפתחו בפני הבוגרים אפשרויות תעסוקה נוספות ומשרות ניהולית, וישפרו את מעמדם המקצועי ושכרם. 

בנוסף, בוגרי המסלול המחקרי בהנדסת חומרים יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט בתחום. בסיום לימודי התואר השלישי, יוכלו הבוגרים להשתלב בסגל המחקר וההוראה של המוסדות להשכלה גבוהה כמרצים וחוקרים מן השורה הראשונה. 

לימודי תואר מוסמך אוניבריסטה בהנדסת חומרים הינם לימודים מבוקשים ביותר בקרב בוגרי תואר ראשון בהנדסת חומרים. מוסדות הלימוד מציבים תנאי קבלה גבוהים למסלול ודורשים ממוצע ציונים של לפחות 80 בציוני התואר הראשון, כאשר ישנם מוסדות לימוד שאף מציבים רף גבוה יותר. בנוסף, על המועמדים להציג אישור אודות דירוגם, כלומר אודות מיקומם היחסי בקרב מסיימי התואר הראשון במחזור הלימודים שלהם. 

לעיתים יוכלו להתקבל למסלול גם בוגרי תארים ראשונים אחרים שאינם הנדסת חומרים, כגון תואר ראשון בהנדסת מכונות, או מקצועות משיקים נוספים, אך ייתכן ויידרשו בהשלמות מסוימות בהתאם לדרישת מוסד הלימודים. 

כמו כן, וועדות הקבלה לתואר שני לוקחות בחשבון שיקולים כמו ניסיון מקצועי בתחום הנדסת החומרים ומכתבי המלצה מאנשי אקדמיה או אנשי תעשייה. 

תואר שני בהנדסת חומרים נלמד בדרך כלל במשך כשנתיים, אך עשוי להשתנות בין מוסד לימודי אחד למשנהו. בחלק מהאונברסיטאות ישנם שני מסלולים לתואר שני בהנדסת חומרים, האחד הינו מסלול עם תזה מחקרית, שבסופו על הבוגר להגיש עבודת מחקר מקורית, ואילו המסלול השני הינו מסלול מקצועי ללא תזה, שבו אין דרישה להגשה של עבודת מחקר. לרוב הלימודים לתואר שני בהנדסת חומרים הכוללים כתיבת תזה אורכים זמן רב יותר מאלו במסלול המקצועי.

חשוב לדעת כי מרבית מוסדות הלימוד מציעים השתלבות במסלול הלימודים במתכונת של לימודי ערב ולימודים בימי שישי בוקר. אפשרות זו מהווה יתרון עבור המעוניינים לרכוש הכשרה זו אך אין ביכולתם לפנות את יומם לטובת הלימודים עקב התחייבויות קודמות כמו עבודה, לימודים או כל התחייבות אחרת. כך יוכלו ללמוד בשעות ובזמנים המתאימים להם ביותר.

בוגרי תואר שני בהנדסת חומרים הינם אנשי מקצוע מבוקשים בשוק העבודה, שכן מדובר בבוגרים בעלי ידע תיאורטי ומחקרי רב, ועומדות בפניהם מגוון רחב של משרות ותפקידים בחברות היי-טק, בתעשיות כבדות ובתעשיות בטחונית, בחברות רפואיות ובתעשיות אנרגיה, בגופים ממשלתיים, בחברות הזנק ובמרכזי מחקר ופיתוח. המהנדס יכול להשתלב בתפקידי מחקר, פיתוח, ייצור וניהול בגופים השונים. 

כמו כן, בפני בוגרי תואר מוסמך אוניברסיטה בהנדסת חומרים במסלול המחקרי פתוחה האפשרות להמשיך ללימודי דוקטורט ולהצטרף לצוותי ההוראה והמחקר במוסדות להשכלה גבוהה. בוגרי המסלול המקצועי לא יוכלו להמשיך באופן ישר לדוקטורט אלא יידרשו להשלמות המכשירות את התלמיד לעבודת מחקר עצמאית על מנת להמשיך ללימודי תואר שלישי.

בוגרי תואר מוסמך אוניבריסטה בהנדסת חומרים אשר מעוניינים לעסוק במחקר מקצועי בשטח בתחום הנדסת החומרים וכן להמשיך לקריירה אקדמית, יוכלו להמשיך ללימודי תואר שלישי בתחום. רק בוגרי התואר בשני במסלול המקצועי, המחייב הגשת עבודת תזה, יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט. בוגרים אשר סיימו את המסלול המקצועי ומעוניינים להמשיך ללימודי תואר שלישי יידרשו להשלמות המכשירות את התלמיד לעבודת מחקר עצמאית.

על מנת להתקבל למסלול הדוקטורט על המועמדים להציג הישגים אקדמים גבוהים במסגרת התואר השני, להציג מכתבי המלצה, לעבור ראיון אישי וועדת קבלה. מסיימי מסלול הדוקטורט יוכלו לפתח קריירה אקדמית ולהשתלב בסגל המחקר וההוראה במוסדות להשכלה גבוהה, בתור מרצים וחוקרים מן השורה הראשונה.