动力工程及工程热物理学科包括动力机械及工程、工程热物理、热能工程、化工过程机械及低温制冷工程等二级学科。拥有以苏万华院士为学术带头人、教育部创新团队为核心、14名千人、长江、杰青、973首席、新世纪人才为骨干的高水平科研教学团队，其中博士生导师30人，硕士生导师67人，教辅人员30多人。在校硕士生409人，博士生120人。

上世纪30年代，中国内燃机和汽车工程教育的奠基人之一潘承孝就在北洋大学主讲内燃机学等，是我国最早开设这些课程的大学之一。1951年潘承孝、史绍熙等创办了内燃机专业，是国内最早建立的同类专业之一。1956年，史绍熙院士、余国琮院士（化工机械）为第一批研究生导师，招收研究生。1978年内燃机学科成为国家首批博士点、国家重点学科。建立了国家首批博士后流动站。主办《内燃机学报》（EI检索）、《燃烧科学与技术》（EI检索）、《摩托车与小型内燃机》和《地热能》4个刊物。学科研究领域主要聚焦在：

内燃机高效清洁燃烧以及节能和环保技术：拥有内燃机燃烧学国家重点实验室等13个国家和省部级基地和国家“111引智基地”，形成中外高校中规模最大、体系最完整的内燃机研究基地，与10余所国际一流大学建立了密切合作关系，建有3个“国际联合实验室”。近年来作为首席科学家连续主持内燃机领域的3项973项目；联合21家企业和高校科研院所，牵头组建我国“节能环保内燃机产业技术创新战略联盟”，形成产学研协同创新的新局面。改革开放后，获国家发明奖4项。2008年科技部评估专家认为国家重点实验室在我国内燃机领域“发挥了开拓和牵引作用”。

中低温能源高效利用技术：拥有全国唯一的地热研究培训中心，正在建设中低温热能高效利用教育部重点实验室。联合20家企业和大学，牵头组建我国“地热能高效利用产业技术创新战略联盟”。形成了以地热、太阳能、余热能高效利用为特色的发展格局，太阳能辐射板技术在全国50多万平米的建筑中得到应用；在地热能研究中作为第一完成单位2003年获国家科技进步二等奖1项。

化工过程装备强化及可靠性技术：依托化学工程国家重点实验室、国家精馏工程研究中心这两个国家级科研基地，致力于石化工业中大型设备的开发和研究，改造和新建塔器近万座，覆盖率达70%，作为第一完成单位2005年获国家科技进步二等奖1项，为过程装备的节能和安全做出重要贡献。所发表的用于压力容器棘轮变形预测的论文，作为2001~2006年中国的24篇高被引论文之一，获首届（2007）中国“汤姆森路透卓越研究奖”。

近三年承担国家及省部级科研项目150余项，企业委托项目140余项，科研总经费3.4亿元，发表高水平论文600余篇，被SCI\EI\ISTP检索论文500余篇，授权发明专利45项。近五年在本学科领域影响最大的汽车及国际会议SAE发表论文43篇，处于国际同行的前列。获国家技术发明奖二等奖1项，省部级特等奖和1等奖3项，二等奖7项，各类优秀人才奖10项。在“十二五”863计划中，本学科牵头的“HCCI内燃机”、“内燃机替代燃料”、“200kW级太阳能热发电”、“建筑集成多能源互补供暖系统示范”和“地热发电”等5个项目批准出库，项目经费近亿元，显示了良好的发展态势。

本学科在历史上培养了中国科学院院士史绍熙、中国工程院院士陈予恕、苏万华、加拿大工程研究院院士李献国等学术大师；也培养了核工业部部长蒋心雄等管理人才；以及上海内燃机研究所所长王之麒、潍柴动力总裁谭旭光、上海电气集团副总裁郑元湖、玉柴机器总工林志强、柳州五菱柳机动力公司总经理文代志等为代表的大批企业家。以公安部消防局总工程师、2008年奥运会消防总指挥杜兰萍少将为代表的近10年来毕业的才俊已在政府部门、企业和学术界崭露头角，为国家的社会经济发展做出了重要贡献。