組織管理大型工程項目的規劃、研究、設計、製造、試驗和運行的技術，又稱工程項目系統工程或專案系統工程。根據工程項目的不同，工程系統工程又可以分為許多分支學科，如航太系統工程、導彈武器系統工程、核武器系統工程、飛行器系統工程、電子系統工程等。它們共同的專業理論基礎是工程設計，因為大型工程項目的總體設計都要運用工程設計方面的知識，同時又需要相應專業的工程技術知識，如航太工程、導彈武器工程、核武器工程、航空工程和電子工程等。大型工程項目都是複雜的大系統，開發這樣的的大系統幾乎毫無例外地都要運用系統工程的方法才能完成。系統工程這一新興學科也是在開發大型工程項目中誕生的，它早期的主要應用領域也局限於開發大型工程項目。系統工程的一些基本方法都是通過開發大型工程項目的實踐而不斷完善的。
大型工程項目的特點 大型工程項目都是復雜的大系統，一般都具備下列五個特點：①規模龐大。一般都要用幾萬個甚至幾十萬個零部件裝配而成。因此要把它分解成合理的多級遞階結構。②因素眾多。它不僅有本身的技術經濟因素，還涉及社會、政治、經濟、環境等許多外部因素，因此要建立多層次、多目標的目標體系。③技術復雜。往往需要不同行業的許多機構和不同專業的許多科技人員協同工作，涉及幾千個甚至幾萬個單位，需要幾萬人甚至幾十萬人參加。④開發期長。一般大型工程項目需要經過幾年、十幾年、甚至幾十年的時間才能完成。⑤投資額大。研制費用高達幾億甚至幾十億元。這些特點充分說明瞭大型工程項目都需要運用系統工程的方法來進行協調、控制、規劃、組織和管理。
歷史背景 隨著科學技術的迅速發展，從50年代起發達國傢開發瞭一些大型工程項目。由於大型工程項目本身的特點和在開發過程中經常受到一些隨機因素的幹擾，使傳統的組織管理方法已不能適應新的情況，需要制定合理的開發規劃和進行有效的組織管理，以縮短開發周期，降低開發費用，排除開發中隨機因素的幹擾。1958年美國海軍軍械部特種計劃局在開發北極星導彈核潛艇時，由於承擔此項任務的單位多達 11000餘傢，專門組織瞭一個研究小組來研究開發大型工程項目的計劃管理方法，提出計劃協調技術(PERT)，使計劃提前二年完成。60年代美國在執行阿波羅載人登月計劃的過程中，廣泛應用圖解協調技術(GERT)來解決隨機性的網絡計劃問題。為瞭減少工程項目開發的盲目性，避免由於事前考慮不周而出現重大的方案變動或返工浪費，提高項目開發的可靠性和經濟效果，提出必須對工程項目進行可行性研究。在系統設計之前要對項目開發中的一些重大問題，通過詳細的調查研究和分析比較，進行技術經濟論證，找出最優方案。
總體設計部 大型工程項目所面臨的基本問題是，怎樣把比較籠統的初始研制要求逐步地變為成千上萬個研制任務參加者的具體工作，以及怎樣把這些工作最終綜合成一個技術上合理、經濟上合算、研制周期短、能協調運轉的實際系統，並使這個系統成為它所從屬的更大系統的有效組成部分。這樣復雜的總體協調任務不可能靠一個人來完成。這就要求有一個集體或一個組織來代替以前的總設計師，對這種大規模社會勞動進行協調指揮。中國把這樣的組織稱為總體設計部。總體設計部由各方面專業的科技人員組成，並由知識面比較寬廣的專傢負責領導。總體設計部設計的是系統的總體，工程項目的總體方案以及實現它的技術途徑。總體設計部一般不承擔具體部件的設計。總體設計部把系統作為它所從屬的更大系統的組成部分，對它的所有技術要求都首先從實現這個更大系統技術協調的觀點來考慮。總體設計部把系統作為若幹分系統有機結合成的整體，對每個分系統的技術要求都首先從實現整個系統技術協調的觀點來考慮。
開發程序 大型工程項目的一般開發程序是：①總體規劃。包括調查研究、收集資料、提出項目建議書等開發前期工作。②可行性研究。③制訂方案。包括提出具體計劃方案、編制計劃任務書等。④技術經濟論證。⑤系統設計(包括總體設計、技術設計和施工設計)。⑥系統分析。對所設計的方案進行分析、比較、優化、論證。⑦系統開發。包括制定生產計劃和年度開發計劃。⑧系統生產。包括生產和訂購所需要的零部件，並提出系統綜合或系統裝配計劃。⑨安裝調試。⑩鑒定驗收。鑒定通過後即可驗收，交付使用，投入運行。
系統工程方法 開發大型工程項目在不同階段使用不同的系統工程方法,其中最主要是:①在任務分解方面，可用任務分解結構(WBS)和解釋結構模型(ISM)。②在組織協調方面，可用計劃協調技術、圖解協調技術、風險協調技術(VERT)或關鍵路線法(CPM)。③在系統評價方面，可用可行性研究、技術評估、技術經濟論證等方法。④在系統優化方面，可用線性規劃、動態規劃等方法。⑤在系統分析方面，可用成本效益分析和風險分析等方法。⑥在預測和決策方面，可用特爾斐法、多目標決策和群決策。