U svom općem, modernom smislu, metalurgija je znanost koja proučava kemijska i fizikalna svojstva metala, uključujući njihov učinak kada se koriste u kulturno korisne industrijske svrhe. Pojam se često odnosi na postupke koji se koriste u vađenju metala iz rude, kao i na procese koji se odnose na pročišćavanje metala i proizvodnju legura. Također se odnosi na zanat izrade kulturno korisnih predmeta od metala, odnosno obradu metala. Praksa obrade metala provodi se tisućama stoljeća.
Dokazi o ovoj znanosti i zanatu datiraju prije otprilike 6,500 godina. Bakar, kositar, srebro i meteorsko željezo, koje su Egipćani koristili za izradu oružja, svi su prošli neki oblik procesa obrade metala u raznim drevnim kulturama. Prvi dokazi o standardnoj metalurškoj tehnologiji pojavili su se tijekom brončanog doba, koje je započelo oko 3,500. godine prije Krista, kada je otkriveno da se zagrijavanjem i kombiniranjem bakra i kositra može stvoriti brončana legura. Željezno doba započelo je oko 1,200. godine prije Krista kada su Hetiti otkrili kako vaditi željezo iz rude i obrađivati ga kako bi unaprijedili svoje kulturne ciljeve. Georg Agricola, koji se smatra ocem metalurgije, detaljnih postupaka vađenja rude i vađenja metala, kao i drugih aspekata znanosti, u svojoj knjizi iz 16. stoljeća, De re metallica.
Moderna metalurgija je podijeljena u dvije podvrste. Procesna metalurgija odnosi se na korake uključene u proizvodnju metala, u većini slučajeva, od sulfida ili oksida, a zatim njihovo rafiniranje u reduciranom obliku elektrolizom ili selektivnom oksidacijom nečistoća. Fizička metalurgija proučava strukturu metala, na temelju njihovog sastava i obrade, te kako je ta struktura povezana s njihovim svojstvima. Također se bavi znanstvenim principima i inženjerskim primjenama koje se koriste u proizvodnji i obradi metala, te kako se metalni proizvodi drže pod svojom industrijskom upotrebom.
Metalurški inženjeri koriste različite oblike ispitivanja metala. Na taj način mogu napraviti kvantificirane pretpostavke o snazi metala. Ovi testovi su namijenjeni utvrđivanju takvih svojstava kao što su tvrdoća metala, udarna žilavost i vlačna čvrstoća, da spomenemo samo nekoliko.
Općenito, elementarni metali, u svom čistom izvornom obliku, previše su mekani za industrijsku upotrebu. Zato se metalurška znanost teži usredotočiti na proizvodnju legura, u kojima se metali kombiniraju zajedno ili s nemetalima. Čelik i lijevano željezo primjeri su legura željeza i ugljika. Aluminij, bakar, željezo, magnezij i cink su metali koji se najčešće koriste, obično u obliku legura.