机械设计及理论学科创办于1958年，1997年获硕士学位授予权，2003年被评为广东省重点学科，2005年获博士学位授予权；拥有广东省教育厅先进设计技术重点实验室，所在的一级学科拥有机械工程博士后流动站；拥有先进的数字化设计及验证平台、数字化检测设备与系统、数字化成型与快速制造装备与系统。学科承担了多项国家自然基金、省科技计划等项目，形成了以国内知名教授为学术带头人、中青年骨干为主体的实力强大的学术梯队，取得了多项具有国内领先水平的研究成果，培养了一批高水平人才。
光学测量与先进设计技术：以提高产品开发设计速度及设计水平为目标，研究色彩设计与形态设计的光照数值技术。在国家自然科学基金项目和教育部高等学校骨干教师资助计划、广东省自然科学基金重点项目以及相关企业的支持下，创造性地运用了力学领域的计算方法及图像处理技术，研究开发了自然光照条件下色彩CAD技术和基于光照图像的几何形态测量与再设计的CAD技术，并与企业合作将有关成果运用于汽车车身、摩托车车身色彩与形态设计，轿车车身数字模型库建设以及陶瓷产品、玩具产品等的色彩形态设计中，目前正在独立开发光照测量与造型系统。
数值计算与过程仿真技术：重点和特色是以复杂机械结构与系统为对象，建立针对强度和可靠性设计的力学数字模型，研究开发高效高精度的计算方法，对制造过程进行数字化可视化处理。并针对在用石油钻机井架、轿车、客货两用车车身、汽车整车以及用于核工业的爆炸容器等结构的强度设计和可靠性设计与评估等做出了多项成果，取得了显著的社会与经济效益。
智能设计与企业信息化技术：以集成先进设计技术、提高设计过程智能化、实现产品的快速响应设计为研究目标，面对企业需求，重点研究：（1）知识获取、表达、使用与维护、KBE与C4P（CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM）集成等关键技术；（2）产品数字化建模、智能设计、协同设计，以及产品快速设计集成开发平台。
依托本学科建立的广东省教育厅先进设计技术重点实验室，重点围绕"数字设计与仿真"和"数字测量与制造"两个领域进行建设，配置的主要设备仪器包括：德国Comet三维光学测量系统、意大利Cord3三坐标测量机、美国Stratasys FDM快速成型机、美国Sensable公司Freeform触觉式设计系统 、美国UGS公司的UG NX及Imageware反求设计软件系统等。
