20世纪80年代以来，冶金工业从简单扩大规模的模式转向科学技术进步的模式，不仅注重单一具体的技术进步，更加重视各项技术与冶金过程整个系统的优化组合。促进了冶金工程学与系统科学、信息科学等学科的交叉渗透，逐渐形成这门综合性边缘学科。

研究对象为处理金属物料的冶金过程，研究方法主要借助于系统工程与冶金工程学科的相互融合。特点是将复杂的工程问题放在一起作为一个整体来研究，全面考虑各主要因素及其相互影响，强调各组成部分的统一性和均衡性。研究内容分为系统内部和外部两个方面：①冶金过程系统内部的协调与优化。以物料为主线兼顾能量、运输、排放、信息、人力、资金等方面，优化流程，协调各主要工序和辅助工序，使系统整体最优。包括系统设计、系统分析、系统控制以及系统软件集成等方面工作。②冶金过程系统与外部“环境”的协调，外部“环境”包括各项资源、能源、环境保护、产品市场等。在这方面，与冶金工程学有很大的不同：极重视系统本身与“环境”构成更大系统，从更大系统最优化出发，得到系统本身发展必须与“环境”相协调，可持续发展是工程技术发展重要基础的结论。研究方法是在传统的冶金工程理论基础上引入多变量方法、不确定性方法、数学模拟方法等系统工程方法。