วิศวกรรมอุตสาหการ (อังกฤษ: Industrial Engineering) เป็นวิศวกรรมศาสตร์สาขาที่เกี่ยวกับการออกแบบ พัฒนา วางแผน ควบคุม การวิจัยดำเนินงาน จัดการและประเมินผล ระบบ โดยรวม ซึ่งครอบคลุมปัจจัยทุก ๆ ด้านทั้ง บุคคล สารสนเทศ อุปกรณ์ พลังงาน วัสดุ สถานที่ เวลา รวมไปถึง การเงิน
วิศวกรรมอุตสาหการเป็นงานทางด้านการประยุกต์ที่เกี่ยวกับการวิจัยดำเนินงาน ทรัพยากรต่าง ๆ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างการดำเนินงานและทรัพยากร เพื่อบรรลุจุดประสงค์การดำเนินงาน ด้วยทรัพยากรที่มีอยู่ อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้หลักการและวิธีการทางด้านการวิเคราะห์และสังเคราะห์ทางวิศวกรรม รวมถึงคณิตศาสตร์ สถิติ ฟิสิกส์ การตลาด การบริหารการจัดการ สารสนเทศ เศรษฐศาสตร์ และ สังคมศาสตร์ จิตวิทยา
งานของวิศวกรอุตสาหการ จะเกี่ยวกับ การควบคุมคุณภาพ การประกันคุณภาพ การลดเวลาการปฏิบัติงาน ค่าใช้จ่าย วัสดุ พลังงาน และทรัพยากรอื่น ๆ รวมไปถึงงานแก้ไขและป้องกันปัญหาของการผลิตหรือการดำเนินงาน เพื่อให้อยู่ในระดับที่ต้องการ โดยหากลวิธีต่าง ๆ ในการควบคุม พัฒนา ปรับปรุง แก้ไข เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้คุ้มค่าที่สุด
ขณะที่วิศวกรรมสาขาอื่นจะเกี่ยวกับทักษะเฉพาะทาง วิศวกรรมอุตสาหการจะถูกใช้อย่างกว้างขวางทั้งในงานการผลิตและงานอื่นหลาย ๆ ด้าน ทั้งทางอุตสาหกรรมตลอดจนงานบริหารการดำเนินการต่าง ๆ เช่น การจัดการรายได้ เช่น การจองที่นั่งของสายการบิน การจัดการคิวหรือลำดับการบริการของสวนสนุก การวางระเบียบการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการที่มีขั้นตอนซับซ้อน การบริหารห่วงโซ่อุปทาน การจัดการคลังพัสดุ การบริหารการขนส่งและการกระจายสินค้า ดำเนินการและตรวจสอบการควบคุมคุณภาพการผลิต การปรับปรุงประสิทธิภาพหรือวิธีการปฏิบัติงานในโรงงานเพื่อให้ลดค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็นและคุณภาพที่สม่ำเสมอของสินค้าโดยลด ของเสียทั้ง 7 เช่น การรอคอย การผลิตที่เกินความจำเป็น รวมไปถึงการศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการใหม่ ๆ การวิเคราะห์จุดคุ้มทุน อัตราการคืนทุน
ถึงแม้คำว่า “วิศวกรรมอุตสาหการ” จะถูกใช้เพื่อสื่อถึงงานทางด้านการผลิตในโรงงาน แต่ในปัจจุบันขอบข่ายของงานได้ครอบคลุมไปถึงงานด้านอื่นรวมถึง ธุรกิจการให้บริการ สาขาอื่น ๆ ที่ใกล้เคียงกับวิศวกรรมอุตสาหการได้แก่ การวิจัยดำเนินงาน การบริการการจัดการ วิศวกรรมระบบ วิศวกรรมการผลิต วิศวกรรมคุณภาพ การยศาสตร์ วิศวกรรมการบำรุงรักษา วิทยาการบริหารจัดการ วิศวกรรมความปลอดภัย การจัดการวิศวกรรม วิศวกรรมการจัดการและโลจิสติกส์
