לימודי הנדסת חומרים והנדסה כימית לתואר שני מכשירים את הבוגר לעסוק ביצור והפקה תעשייתית של כימיקלים. מכיוון שמהנדס כימי עוסק בהפיכת תהליך הייצור ליעיל מבחינה כלכלית, נהוג לכנות את תחום ההנדסה הכימית גם בשם הנדסת תהליך. הנדסה כימית מתערבת בתהליך הייצור של רוב המוצרים בימינו, אם בשימוש בחומרי גלם מסורתיים אך בצורות חדשות, ואם ביצירת חומרי גלם חדשים לגמרי.
מטרת לימודי תואר שני בהנדסת חומרים והנדסה כימית היא מתן ידע מעמיק וכלים אקדמיים, לשם הכשרת חוקרים איכותיים ומקצועיים. בנוסף לכך, לימודי תואר שני בהנדסת תהליך נועדו גם להעמקת והרחבת ההיכרות עם החידושים וההתפתחויות הטכנולוגיות האחרונות, ובמקביל להקנות מיומנויות מעשיות שישמשו לשם פיתוח ומחקר של תחומים חדשניים בתחום הנדסת חומרים.
לימודי הנדסה כימית לתואר שני מכשיר את הבוגרים למגוון רחב של פעילויות, דוגמת מחקר פיתוח של תהליכים ומוצרים חדשים, שינוי ושיפור תהליכים בקנה מידה תעשייתי, וכן תכנון מפעלים ופיקוח על הקמתם. על העובדים בתחום ההנדסה הכימית להתמודד עם מגוון אתגרים, דוגמת ייצור חומרים למגוון תחומים, שמירה על איכות הסביבה, חיסכון באנרגיה, עמידה בזמנים ובמסגרת תקציב, ועוד.
במקביל למודעות הגוברת לאיכות הסביבה ופיתוח של כימיה ידידותית יותר לסביבה, חלו שינויים רבים בתחום המדע והטכנולוגיה, המאפשרים הקמת תעשיות עתירות ידע. ייצור חומרים המבוססים על ננו טכנולוגיה וכן תעשיית המוליכים למחצה הינם תחומים חדשים ומאתגרים, אשר לימודי תואר שני בהנדסה כימית מקנים את הידע והמיומנויות הנחוצים להשתלבות בענפים אלה.
לימודי הנדסה כימית לתואר שני אורכים שנתיים בדרך כלל, ומי שאינו בוגר לימודי תואר ראשון בהנדסה כימית ייאלץ להשלים מספר רב של קורסים. ניתן ללמוד פיזיקה לתואר שני במספר מצומצם של מוסדות אקדמיים בישראל, אך כל מוסד מציע תוכנית לימודים שונה במקצת. פרמטרים חשובים נוספים בהחלטה היכן ללמוד הם רמת הסגל האקדמי ואיכות ההוראה, מיקום גיאוגרפי, ושכר לימוד והמלגות המוצעות לסטודנט.
כמו בלימודי כל תואר שני, גם בלימודי הנדסה כימית לתואר שני ניתן לבחור בין לימודי מסלול מחקרי או מסלול יישומי. המסלול המחקרי כולל עבודת תזה, ומאפשר לימודי המשך לתואר שלישי, ואילו המסלול היישומי אינו כולל עבודת תזה ולא ניתן להמשיך ממנו ללימודי תואר שלישי. ניתן לשלב את לימודי הנדסה כימית לתואר שני עם לימודי תחומים נוספים, דוגמת הנדסת פלסטיקה, כימיה ועוד.
תוכנית הלימודים של תואר שני בהנדסה כימית הינה עשירה ומגוונת, וכוללת קורסים דוגמת מערכות חלקיקים, חומרים מרוכבים מטלורגיה, עיבוד חומרים קרמיים ועל מוליכות, מיקרומיבנה וננו טכנולוגיה, ספיחה וקטליזה, התפלת מים, חומרים אלקטרוניים, תופעות מעבר ומכאניקת הפלואידים, תהליכי ייצור במיקרואלקטרוניקה, נוזלים מורכבים, גידול גבישים וחקר תהליכים בשכבות דקות, הנדסת פולימרים וחומרים פלסטיים, הנדסת ריאקטורים, ביו פיסיקה, קורוזיה ואלקטרוכימיה, הנדסה ביורפואית, הנדסה ביוכימית, מערכות קולואידיות, תהליכי הפרדה, תופעות שטח, והנדסת הסביבה.
לימודי הנדסה כימית לתואר שני מכשירים את הבוגר להשתלב במגוון רחב של תחומים. הנדסה כימית היא תחום המתפתח במהירות, ונמצא כמעט בכל תחומי החיים המודרניים. בוגר תואר שני יכול להשתלב בתעשיית התרופות, תעשיית המזון, תעשיית הפלסטיק, תעשיית הפטרוכימיה ועוד. לימודי תואר שני בהנדסה כימית מאפשרים להמשיך לתארים גבוהים יותר, והרחבת הידע האקדמאי. לימודי תארים מתקדמים אפשריים הם פיזיקה, כימיה, מדעי הטבע, וביוטכנולוגיה, או העמקת הלימודים בהנדסה כימית.
