Inženjersko istraživanje i razvoj, također poznat kao istraživanje i razvoj, sustavni je proces učenja i izgradnje novih tehnologija u svrhu dizajniranja proizvoda. Za razliku od znanstvenog istraživanja, inženjersko istraživanje se ne bavi otkrivanjem kako svijet funkcionira, već kako stvari mogu funkcionirati za određenu svrhu. Međutim, takva istraživanja mogu uključivati mnogo znanstvenih studija, budući da inženjeri rade na stvaranju dizajnerskih rješenja za probleme iz stvarnog svijeta. Razvojni dio inženjerskog istraživanja i razvoja odnosi se na pokušaj stvarne izgradnje konačnog proizvoda; mnoge faze razvoja, svaka s različitim stupnjevima spremnosti, mogu biti potrebne da bi dizajn bio uspješan.
Prvi korak u stvaranju rješenja zadanog problema u inženjerskom istraživanju i razvoju je naučiti o samom problemu i kako rješenje mora funkcionirati. Ako nema sličnih proizvoda, ovaj korak može zahtijevati mnogo istraživanja u fizikalnim znanostima, kao što su fizika ili biologija. Na primjer, novo područje nanoinženjeringa nije imalo proizvode nanorazmjera na kojima bi se temeljio dizajn; inženjeri su morali pogledati fiziku kako bi dobili ideju o tome kako bi potencijalni proizvodi mogli funkcionirati.
S druge strane, ako postoje postojeći proizvodi u svijetu koji su usko povezani s onim koji se dizajnira, inženjeri će se vjerojatno usredotočiti na proučavanje same postojeće tehnologije, a ne na temeljnu znanost. U slučaju projektiranja motora za nadolazeći model automobila, inženjerima bi vjerojatno više koristilo proučavanje samih motora prijašnjih automobila, a ne teorijske termodinamike, na primjer. Motori s unutarnjim izgaranjem u širokoj su uporabi više od jednog stoljeća, a razne su konfiguracije već dizajnirane, korištene i procijenjene zbog svojih prednosti i slabosti – nema smisla ponovno stvarati ono što je već dizajnirano.
Razvoj proizvoda u inženjerskom istraživanju i razvoju obično je iterativni proces. Drugim riječima, nemoguće je točno znati koliko će proizvod funkcionirati čak i kada se izradi detaljni plan dizajna. Čak ni dobro osmišljeni proizvodi nisu savršeni i imaju svoje slabe točke. Stoga je vrlo korisno razviti prototipove ili radne modele za testiranje ideja. Ovi modeli nisu namijenjeni za prodaju kupcu ili masovnu proizvodnju kao konačni proizvod. Umjesto toga, namjera im je dati inženjerima bolju predodžbu o tome koje komponente modela trebaju poboljšati i koje izgleda dobro rade.
Nakon niza sustavnih testiranja prototipa, inženjeri pokušavaju redizajnirati proizvod na temelju informacija prikupljenih tijekom testiranja. Mogli bi prilagoditi svoje izračune i malo dotjerati neke od slabijih komponenti svog dizajna. Ne postoji pravilo koliko prototipova mora biti razvijeno prije nego što konačni proizvod bude spreman; broj ovisi o čimbenicima kao što su koliko je tehnologija nova i može li proizvod predstavljati sigurnosni ili ekološki rizik kada se koristi.