材料学学科是1981年我国首批建立的博士点，1987年被评为国家重点学科点，1996年被评为我校“211工程”重点建设的八个学科（群）之一，1999年获准设高等学校特聘教授岗位，并为“985”共建的重点学科，2001年全国第二批重点学科评估时，在通讯评议中名列第二。本学科涵盖材料科学系、特种环境复合材料技术国防科技重点实验室、特种陶瓷研究所和分析测试中心等单位。
主要研究领域包括金属基复合材料，陶瓷及陶瓷基复合材料，高比强合金，梯度功能材料，薄膜材料，材料表面改性技术，计算材料学以及各种材料的工程应用等。
金属基复合材料包括铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料等；
陶瓷及陶瓷基复合材料包括生物陶瓷、新型陶瓷及其复合材料和金属陶瓷等；
高比强合金包括铝基、钛基、镁基合金等；
功能材料包括梯度功能材料、磁性材料、石墨材料、纳米碳管、导电材料等；
薄膜材料涉及耐磨减摩自润滑薄膜、各种功能薄膜和复合薄膜等；
表面改性包括离子注入表面改性、激光表面改性、稀土表面改性、微弧氧化、复合表面改性等。
本学科从多方面加强对外交往的力度，拓宽交流渠道，与美、英、日、德、俄等国进行广泛交流与合作，邀请本领域著名专家讲学、派出教师参加国际会议、国外进修、访问、讲学等，不断提高学科的学术地位和知名度。引进知名归国学者3人（含洪堡学者2人）。在广泛对俄技术合作与交流的基础上，成立了联合国教科文组织 “先进材料与技术中心”哈尔滨工业大学分部。