科学技术的发展和人类社会进步的需求，促使机械设计的理论与方法不断完善。计算机的普及与推广加速了设计方法的更新。以图论、网络分析为基础，以计算机为工具，系统地进行机构的结构分析；以矢量、矩阵、旋量等数学为基础，以计算机为工具，系统地对空间连杆机构进行分析与设计，极大地促进了机器人机构学的发展。为满足机械高速、高精度、重载的要求，必须考虑到机械平衡、构件的弹性变形、机械振动等许多动力学因素，促进了机械动力学的发展。
轴承是高速重载机械的关键部件，对其摩擦、磨损理论的研究也取得了很大突破。关于摩擦理论，从18世纪到20世纪初一直使用黏附理论和凸凹理论，20世纪中期，机械—分子理论产生并代替了黏附理论和凸凹理论。同时，黏着磨损理论和疲劳磨损理论、弹性流体动压润滑理论也日益成熟，摩擦、磨损与润滑已形成一门崭新的摩擦学学科，在现代机械中发挥着巨大的作用。
为设计各种各样的机器人，人们开始模仿各类动物的运动，设计具有不同功能的机器人：水下机器人、管道机器人、爬墙机器人、行走机器人，类人机器人开始运用在工程中，同时也诞生了一门新学科——仿生学。
运用有限元理论进行零件的应力分析取得很大突破，有限元法已解决诸如应力、应变、振动、温度、流体场等所有连续介质和场的分析计算问题，用快捷、简便的精确计算代替了过去的经验计算和实验数据分析，使复杂的工程问题变得简单容易。20世纪后，力学发展很快，仅材料力学就产生了结构力学、板壳力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学、实验力学。
设计与制造一体化的大型工程软件的问世，改变了传统的观念，虚拟设计与虚拟制造等现代机械工程理论将使机械工程迎来一个完全崭新的时代。
