机械设计是将力学原理和工程技术应用于创造和改进机械系统的过程。它涉及对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械设计的主要目的是确保设计出来的机械能够实现预定的功能，同时在各种限定的条件下（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）设计出最优的机械，即进行优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，包括最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染等。这些要求常是互相矛盾的，设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。
机械设计不仅包括新型设计、继承设计和变型设计三类，还涵盖农业、矿山、纺织、汽车、船舶、泵、压缩机、汽轮机、内燃机、机床等多个专业领域。这些专业设计既有共性技术，如机构分析和综合、力与能的分析和计算、工程材料学、材料强度学、传动、润滑、密封，以及标准化、可靠性、工艺性、优化等，也有研究设计工作的内在规律和设计的合理步骤和方法的新兴设计方法学。
总之，机械设计是一门综合性的应用技术科学，它通过科学计算和工程技术的应用，将理论转化为实际，创造出满足人类需求的各种机械设备和系统。