مهندسی فرایندبر طراحی، عملیات، کنترل و بهینه‌سازی فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی تمرکز دارد. مهندسی فرایند شامل طیف گسترده‌ای از صنایع شیمیایی، پتروشیمی، کشاورزی، فرآوری مواد معدنی، مواد پیشرفته، صنایع غذایی، دارویی، توسعه نرم‌افزار و صنایع بیوتکنولوژی می‌شود.
مهندسی فرایند شامل ترجمه نیازهای مشتریان به (معمولاً) تأسیسات تولیدی است تا "مواد خام" را به موادی با ارزش افزوده تیدیل نماید که به مرحله بعدی زنجیره تأمین مواد منتقل می‌شود که اصولاً " مرحله بسته بندی" است، اما در بعضی فرایندهای در حجم‌های بزرگ‌تر مانند پالایشگاه‌های نفتی تمایل به انتقال محصول با شبکه حمل و نقل (جاده‌ای یا ریلی) وجود دارد که در این صورت محصول به خروجی‌های عمده یا توزیع کنندگان هدایت می‌شود. پیش از ساخت، کارهای طراحی مهندسی فرایند با یک "نمودار جعبه‌ای" آغاز می‌شود که مواد، عملیات واحد و عملیات انتقال مورد نیاز در آن نشان داده می‌شود. سپس کارهای طراحی انجام می‌شود تا یک نمودار جریان فرایند (PFD) مشخص شود. در این نمودار مسیر جریان مواد، تجهیزات ذخیره‌سازی (مثل تانک‌ها و سوله‌ها) عملیات واحد/انتقال (مثل برج‌های تقطیر، تانک‌های اصلی/ دریافت کننده، مخلوط کننده‌ها، جدا کننده‌ها، پمپ‌ها و غیره) و دبی‌ها مشخص می‌گردد. سپس از نمودارهای جریان فرایند برای توسعه نمودار خطوط لوله و ابزار دقیق (P&ID) استفاده می‌شود. شود که شامل اطلاعات اندازه خطوط لوله و تسمه نقاله است تا دبی‌های مورد نظر و کنترل‌های فرایندی تأمین شوند. سپس P&IDها به عنوان پایه برای توسعه "راهنمای عملیات سسیستم" مورد استفاده قرار می‌گیرند که عملیات فرایند را بیان می‌کند.