材料科学系：

材料科学系成立于2001年，其前身为始建于1954年的北航航空冶金系“金属材料与热处理”专业，1978年建立硕士点，1990年建立博士点，1998年设立博士后流动站。  

主要研究方向包括：材料服役与失效、结构完整性和安全评估、金属智能材料、磁性功能材料与晶体生长、生物医用材料、非晶和高熵合金、低维电/磁功能材料等。  

材料物理与化学系：  

材料物理与化学系成立于2001年，其前身为始建于1954年的北航航空冶金系“腐蚀与防护专业”，1981年建立硕士点。1999年建立“材料物理与化学”博士点。目前材料物理与化学系包括材料物理中心和材料化学中心。  

材料化学中心成立于2001年，主要研究方向主要包括：能源材料化学、环境材料化学、纳米材料化学、应用电化学、材料失效与环境稳定性、表面防护技术与表面工程等。  

材料物理中心于2010年由金属物理、纳米材料和计算材料学等方向组建而成，2013年获批成立“纳米材料与技术”教育部目录外专业，开始招收本科生。主要研究方向包括：纳米材料与技术、计算材料学、无机非金属材料、能源材料、功能材料、材料基因组工程等。  

高分子及复合材料系：  

高分子及复合材料系成立于2001年，其前身为始建于1954年的北航航空冶金系“非金属材料与工艺”专业，是国内最早开展航空非金属材料教学、研究及应用的单位之一，下设高分子物理、高分子化学、工程塑料和复合材料工艺四个实验室。主要研究方向包括：高分子设计合成与表征、功能高分子、结构/功能一体化复合材料等。  

材料加工工程与自动化系：  

材料加工工程与自动化系成立于2001年，其前身为始建于1954年的北航航空冶金系“金属材料与热处理”专业，1978年建立硕士点，1990年建立博士点；1998年获“材料加工工程”博士学位授予权。主要研究方向包括：先进材料激光辅助合成、激光表面改性与激光加工、高性能金属零件激光直接成型快速制造、凝固理论与特种铸造合金新材料、材料加工过程计算机控制与仿真、材料加工过程自动化控制、热障涂层材料与技术、高温及超高温金属结构材料、薄膜与低维材料技术等。