運用系統科學的思想、原則和方法，對冶金過程的實際進行系統設計、系統控制和系統管理，使冶金系統的各組成部分互相協調、互相化合，以獲得總體最優效益的工程技術科學。
20世紀80年代以來，冶金工業從簡單擴大規模的模式轉向科學技術進步的模式，不僅註重單一具體的技術進步，更加重視各項技術與冶金過程整個系統的優化組合。促進瞭冶金工程學與系統科學、資訊科學等學科的交叉滲透，逐漸形成這門綜合性邊緣學科。
> 研究對象為處理金屬物料的冶金過程，研究方法主要借助於系統工程與冶金工程學科的相互融合。特點是將復雜的工程問題放在一起作為一個整體來研究，全面考慮各主要因素及其相互影響，強調各組成部分的統一性和均衡性。研究內容分為系統內部和外部兩個方面：①冶金過程系統內部的協調與優化。以物料為主線兼顧能量、運輸、排放、信息、人力、資金等方面，優化流程，協調各主要工序和輔助工序，使系統整體最優。包括系統設計、系統分析、系統控制以及系統軟件集成等方面工作。②冶金過程系統與外部“環境”的協調，外部“環境”包括各項資源、能源、環境保護、產品市場等。在這方面，與冶金工程學有很大的不同：極重視系統本身與“環境”構成更大系統，從更大系統最優化出發，得到系統本身發展必須與“環境”相協調，可持續發展是工程技術發展重要基礎的結論。研究方法是在傳統的冶金工程理論中需要引入多變量方法、不確定性方法、數學模擬方法等系統工程方法。