控制工程是一門處理控制系統的工程學科，應用控制理論來設計在控制環境中具有所需行為的設備和系統。控制學科是重疊的，通常在世界各地的許多機構中與電氣工程和機械工程一起教授。

該實踐使用傳感器和探測器來測量被控制過程的輸出性能；這些測量用于提供有助于實現所需性能的校正反饋。無需人工輸入即可執行的系統稱為自動控制系統（例如用于調節汽車速度的巡航控制）。本質上是多學科的，控制系統工程活動側重于控制系統的實現，主要是通過對各種系統的數學建模得出的。

現代控制工程是一個相對較新的研究領域，在20世紀隨著技術的進步獲得了極大的關注。它可以被廣義地定義或歸類為控制理論的實際應用。控制工程在廣泛的控制系統中發揮著重要作用，從簡單的家用洗衣機到高性能的F-16戰斗機。它試圖使用數學建模，根據輸入、輸出和具有不同行為的各種組件來理解物理系統；使用控制系統設計工具為這些系統開發控制器；并在采用現有技術的物理系統中實現控制器。一個系統可以機械、電氣、流體、化學、金融或生物，其數學建模、分析和控制器設計在一個或多個時間、頻率和復數域中使用控制理論，具體取決于設計問題的性質。

控制工程是一門工程學科，側重于各種動態系統（例如機械系統）的建模以及使這些系統以所需方式運行的控制器的設計。雖然這樣的控制器不一定是電氣的，但很多是電氣的，因此控制工程通常被視為電氣工程的一個子領域。

電路、數字信號處理器和微控制器都可以用來實現控制系統。控制工程具有廣泛的應用，從商業客機的飛行和推進系統到許多現代汽車中的巡航控制。

在大多數情況下，控制工程師在設計控制系統時會利用反饋。這通常是使用PID控制器系統來完成的。例如，在一個汽車與巡航控制車輛的速度被連續監測和反饋給系統，其調節馬達的扭矩相應。在有規律反饋的地方，可以使用控制理論來確定系統如何響應這種反饋。實際上，所有此類系統的穩定性都很重要，控制理論可以幫助確保實現穩定性。

雖然反饋是控制工程的一個重要方面，但控制工程師也可以在沒有反饋的情況下進行系統控制。這稱為開環控制。開環控制的一個典型例子是洗衣機在不使用傳感器的情況下運行一個預定的循環。

在世界上任何大學，控制工程課程講授主要在電氣工程和機械工程，但有些課程可以在指示機電工程，和航空航天工程。在其他方面，控制工程與計算機科學有關，因為當今大多數控制技術都是通過計算機實現的，通常作為嵌入式系統（如在汽車領域）。化學工程中的控制領域通常稱為過程控制.它主要處理工廠化學過程中變量的控制。它作為任何化學工程課程的本科課程的一部分進行教授，并在控制工程中采用了許多相同的原則。其他工程學科也與控制工程重疊，因為它可以應用于任何可以推導出合適模型的系統。但是，確實存在專門的控制工程系，例如，謝菲爾德大學的自動控制與系統工程系和美國海軍學院的機器人與控制工程系。

控制工程具有多種應用，包括科學、財務管理，甚至人類行為。控制工程專業的學生可以從處理時間域和復數s域的線性控制系統課程開始，這需要基礎數學和拉普拉斯變換的全面背景，稱為經典控制理論。在線性控制中，學生進行頻域和時域分析。數字控制和非線性控制課程分別需要Z變換和代數，可以說是完成了基本的控制教育。

控制工程師的職業生涯從學士學位開始，可以繼續完成大學課程。控制工程師學位與電氣或機械工程學位相得益彰。控制工程師通常從事技術管理工作，他們通常領導跨學科項目。在航空航天公司、制造公司、汽車公司、電力公司和政府機構都有很多工作機會。一些聘請控制工程師的地方包括羅克韋爾自動化、美國宇航局、福特和古德里奇等公司。控制工程師每年從洛克希德馬丁公司獲得的收入可能達到66,000美元。他們也可以從通用汽車公司獲得高達96,000美元的年薪。

根據一項控制工程調查，大多數回答者是他們自己職業生涯中各種形式的控制工程師。被歸類為“控制工程師”的職業并不多，其中大多數是特定的職業，與控制工程的總體職業有一點相似之處。2019年接受調查的大多數控制工程師是系統或產品設計師，甚至是控制或儀器工程師。大多數工作涉及過程工程或生產甚至維護，它們是控制工程的一些變體。