תכניות לתואר שני ולתארים מתקדמים בתחום הנדסת תעשייה וניהול פונות כמובן לבוגרי תואר ראשון בתחום זה אך לא רק עבורם. האוניברסיטאות המציעות תכניות תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול מקבלות מהנדסים מכל תחומי ההנדסה, כאשר הדגש הוא על עבודה בתפקיד ניהולי לפני הקבלה לתכנית. לכן, גם מהנדסים מתחומי טכנולוגיה והנדסה אחרים בעלי ידע הנדסי חיוני לתואר השני להם ניסיון ניהולי, מסיימים מידי שנה בהצלחה את התואר. חשוב לציין כי מועמדים לתכנית תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול שאינם בוגרי תואר ראשון בתחום זה ייאלצו ללמוד בקורסי קדם שהם בגדר חובה. קורסים אלו כוללים נושאים בסיסיים והכרחיים לתחום כמו תכנון מוצר, תכנון מערכות ייצור ושירות, ניהול אספקה ומערכות לוגיסטיות, תפעול מערכות ייצור ושירות, ניהול פרויקטים, מודלים שונים בחקר ביצועים, סימולציית מערכות ועוד.
כיום, תכניות ללימודי תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול זמינות רק במסגרת אוניברסיטאית במוסדות הבאים: הטכניון, אוני' ת"א ובן גוריון בנגב. זאת לעומת המכללות הרבות שמציעות תכניות לימוד לתואר ראשון הנדסי תעשייה וניהול. ניתן להשלים תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול במסלול מחקרי אשר כולל תזה, או במסלול לא מחקרי ללא תזה. תכניות ספציפיות של תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול נוגעות לתחומים פרטניים בעולם המורכב והמקיף של הנדסת התעשייה והניהול, הנה כמה דוגמאות:
תכניות תואר שני בהנדסת תעשייה וניהול משתנות בין מוסדות הלימוד ובין התכניות הספציפיות שכל מועמד או מועמדת בוחרים. בין התכנים שניתן ללמוד בקורסים בתואר השני: מערכות מידע מתקדמות, שרשראות אספקה, התנהגות ארגונית, מערכות דינאמיות, אנליזות, משא ומתן, מערכות ייצור, מערכות שירות, ניהול איכות, בקרה, טכנולוגיות מידע וכריית מידע, כוח אדם ומשאבי אנוש, קורסים מתמטיים, פסיכולוגיה ארגונית, תפעול, כלכלה, אופטימיזציה ועוד רבים אחרים.
תואר ראשון בהנדסה תעשייה וניהול מאפשר לבוגרים אופק תעסוקתי רחב מאוד ועבודה במגוון אדיר של ארגונים וכך, גם תואר שני בתחום אשר מציע יתרונות רבים בשוק העבודה. בעלי תארים מתקדמים בתחום יכולים להשתלב בתפקידי ניהול בכירים במגזרי תעשייה, הייטק, תעשיות ביטחוניות, בעולם המדעים ועוד. הבוגרים מעמיקים את ידיעותיהם המקצועיות וההנדסיות בתעשייה וניהול ומאופיינים ביכולות אנליטיות מעולות וביכולת השפעה רבה בכל תפקיד שהם מבצעים.
