באופן כללי ניתן לומר כי השנתיים הראשונות של תואר ראשון בהנדסת תוכנה לקראת דיפלומת מהנדס כוללות בעיקר לימודי בסיס הנדסיים וקורסי חובה כלליים בהנדסת מכונות. השנתיים האחרונות מוקדשות למגמות ההתמחות, קורסי בחירה ופרויקט גמר. גם לכל תחום התמחות בתואר הראשון יש קורסי חובה הכרחיים להכשרה אקדמית ומעשית באותו ענף של הנדסת מכונות. במסלולי הנדסאי מכונות קורסי הבסיס והקורסים של מגמות המשנה נלמדים יחד, כאשר לימודי היסודות נלמדים כמובן ראשונים ומתקדמים עם הזמן אל עבר הקורסים המקצועיים.
חלק משמעותי ממכלול הקורסים בהנדסת מכונות הוא לימודי יסודות הנדסיים חשובים – חלקם הגדול משותף לכלל מקצועות ההנדסה וחלקם רלוונטי בעיקר לתחום המכונות. קורסים אלו נלמדים בשנתיים הראשונות, כאשר הסדר המדויק משתנה בין מוסד אקדמי אחד למשנהו:
לא כל הקורסים הללו קיימים בכל המוסדות ואכן ייתכנו הבדלים מינוריים בין המסלולים, למשל בין הטכניון שמפעיל מסלול מקיף וקשה במיוחד לבין המכללות האקדמיות שמציעות מסלול מקצועי ומורכב אך פחות מקיף וקשה.
החל משנה ג' הקורסים הנלמדים בהנדסת מכונות הופכים למעמיקים ומורכבים יותר. בנוסף, הסטודנטים מתחילים ללמוד בקורסי מגמות ההתמחות, עד שבשנה ד' עיקר הקורסים הם בחירה וקורסי התמחות למיניהם לצד עבודה על פרויקט הגמר, למשל:
מעבר לקורסי החובה הכלליים שמהווים את הרוב המכריע של קורסים בהנדסת מכונות, ישנם קורסי חובה ובחירה על פי מגמות ההתמחות. חשוב לציין כי יש מוסדות (אוניברסיטאות למשל) שמציעות קורסי חובה לפי מגמות ההתמחות, קורסי בחירה על פי התמחויות ובנוסף קורסי בחירה כלליים ומתקדמים בהנדסת מכונות. לעומת זאת, וישנם מוסדות (מכללות) שבהן לכל מגמת התמחות ישנם קורסים ספציפיים שמהם הסטודנטים יכולים לבחור בהיקף נקודות הזכות ההכרחיות לתואר בקורסי התמחות. בשל כמות ההתמחויות הקיימות בלימודי הנדסת מכונות במוסדות האקדמיים השונים (כ-10 התמחויות שונות שחלקן בודדות וחלקן משולבות), קשה לספק פרטים אודות קורסי חובה ובחירה בכל מגמת התמחות. פירוטי תכניות הלימוד המלאות לכל מגמת התמחות וכן פירוט מלא של האפשרויות והחובות של קורסים בהנדסת מכונות ניתן למצוא באתרי מוסדות הלימוד השונים.
מגמות ההתמחות במוסדות האקדמיים השונים הן: מערכות אנרגיה, ביומכניקה, מגמת רובוטיקה – בקרה – מכטרוניקה, מגמת מכטרוניקה בלבד, מכניקת חומרים ומיקרו-מערכות (MEMS), חומרים בלבד, תכן, ייצור, ותיב"ם (תכנון בעזרת מחשב), פלסטיקה, מערכות רכב (במכללת אפקה בלבד או במסלולי הנדסאים), זרימה ואנרגיה. בכל מגמה יש קורסים בהנדסת מכונות הרלוונטיים אליה ואלו מסתמכים על קורסי החובה ביסודות ההנדסה וקורסי החובה בהנדסת מכונות באופן פרטני. מעבר לכך, בחלק מהמוסדות ישנם קורסים בהנדסת מכונות שהם כלליים וניתנים לבחירה במסגרת מספר מועט של נקודות זכות כלליות בתואר, אלו מוצעים בין היתר בנושאים הבאים: אופטיקה, מערכות דינאמיות, מערכות מכניות לטכנולוגיות עיליות, מחשב, אמינות-איכות וניהול, הנדסה גרעינית, הנדסה ימית, הנדסת פני השטח, מכניקה חישובית ועוד.
