L’approche en sciences de l’ingénieur mobilise une démarche scientifique reposant sur l’observation, l’élaboration d’hypothèses, la modélisation, la simulation et l’expérimentation matérielle ou virtuelle ainsi que l’analyse critique des résultats obtenus. Il s’agit de « comprendre et de décrire les phénomènes mis en œuvre et les lois de comportement associées, pour qualifier et quantifier les performances du produit afin de vérifier si le besoin initialement défini est satisfait ».
Inhérente à l’activité des ingénieurs, la conduite de projet est menée en équipe et nécessite de mettre en place des stratégies d’ingénierie collaborative. L’approche design induit l’innovation et questionne les fonctionnalités et les formes d’un produit en lien avec ses usages dans des environnements les plus divers. Pour ce faire, un projet de 12 heures mené en équipe permet aux élèves au cours de la classe de première « d’imaginer et de matérialiser tout ou partie d’une solution originale » (ce projet peut être commun à toutes les équipes d’une même classe ou d’un établissement sous la forme d’un défi). En terminale, un projet de 48 heures conduit en équipe est proposé à tous les élèves. L’objectif est « d’imaginer tout ou partie d’un produit, développé sous forme de réalisations numérique et matérielle en vue de répondre à un besoin et d’obtenir des performances clairement définies ».
De plus L’enseignement intègre des contenus propre aux sciences physiques. De plus, en classe terminale, les élèves ayant choisi l’enseignement de spécialité sciences de l’ingénieur bénéficient de deux heures de sciences physiques enseignées par un professeur de physique-chimie. Ces deux heures sont dédiées aux aspects fondamentaux de sciences physiques
