从地球上最早出现原始人起，材料的利用与加工就在人类的生活中占据着重要的位置。在原始时代，人类部落附近的天然材料就逐渐被使用起来，岩石、骨骼、兽皮、木材、贝壳等。由此，人们认为大自然赋予的材料可以加工，人类通过材料具有的使用性，得知它们的性能、加工工艺及它们在多种用途中的行为。从而，人类对自然界的适应性也从认识上在不断深化。
从青铜器时代到18世纪工业革命开始，人类社会的文明进步缓慢，尽管早已开始使用铁器，但加工水平低，材料加工技术一直停留在技艺的传承水平，缺乏科学的理论指导，也不能广泛传播，靠的是师傅传徒弟的技艺传递方式，不仅不能保证一代比一代进步，而且好的技艺非常容易失传。19世纪60年代金相技术的发明，使人类可以从内部组织的角度来认识材料，了解组织结构决定材料性能的科学知识，让材料加工不仅改变材料的外部形状，同时控制内部组织与性能。金相原理也是现代金属学乃至整个材料科学的发源地。采用电子显微镜揭示了材料的亚结构；采用X射线衍射仪揭示了晶体与分子结构；俄歇谱仪提供了材料表层，特别是断口和晶界的化学成分；扫描隧道电子显微镜、原子力显微镜等各种先进仪器的不断涌现，在更深的层次上揭示了材料中的奥秘。至今，用激发光谱可显示原子结构；用高能轰击技术可观察核结构。材料内部结构形成了现代材料加工的科学基础。
材料科学研究材料的组织、结构与性能的关系。建立在材料科学基础上的材料加工技术就是现代材料加工。它已不仅仅是一种技艺，而是包括有科学的原理。因而组织与成分（composition-structure）、制备与加工（synthesis-processing）、性能（properties）及使用性能（performance）称为材料科学与工程的四个基本要素。材料科学与工程是一门把基础科学提供给实践研究和社会需要的科学（见图1-1）。
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图1-1 材料科学与工程四要素
材料加工实质上就是材料工程。材料加工技术也取决于材料的结构与性能。例如，采用铸造和塑性加工技术，可以得到直接的性能，而这样得到的直接性能反过来也会影响材料随后的加工与性能（见图1-2）。
图1-2 结构、性能与加工方法三者的关系
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