化学工程是研究过程工业中物质转化过程的运动、传递和反应及其相互关系的科学，其任务是创建高效清洁的物质转化工艺、过程（设备、流程）和产业，解决从工艺创新，经过程放大，再到产业化的链条上的关键科技问题。它涉及的工业行业范围十分广泛，涵盖化工、冶金、能源、环境、材料、制药、生物、食品、造纸等27个行业。过程工业的产值占制造业总产值的46.9%，在国民经济中有着举足轻重的地位，且过程工业为装配工业提供原材料，因而也是高新技术产业发展不可或缺的基础。
进入21世纪，化学工程在诸多方面发生着巨大的变化。在学术研究领域，呈现出由宏观尺度向纳微尺度和分子尺度的过渡或转移，化学工程与化学之间的对接或融合成为学科发展的重要趋势。化学工程的研究对象不仅限于石油化工、冶金化工和能源化工等传统产业，生物技术、纳米技术、材料和计算机模拟成为化学工程的重要研究内容，以过程中科学问题的内涵来归纳共性规律，即化学工程扩展为过程工程。在产业界，伴随着科学技术的迅猛发展和经济全球化进程的加快，过程工业掀起了大规模的重组和产业结构调整的浪潮，如Exxon和Mobil合并成为ExxonMobile，Amoco和British Petroleum合并，还有一些公司销声匿迹。许多跨国公司的发展重点已逐渐从大宗产品市场转向高附加值产品，如精细化学品、医药、新材料等。
与此同时，可持续发展对化学工程提出新挑战和新要求，化学工业和生态环境的协调发展得到重视，因此，化学工程向上扩展到化学供应链和整个生态环境，强调物质转化过程的绿色化和生态效应。化学工程要涵盖从分子、纳微、单元（颗粒、液滴、气泡）、聚团、设备、工厂，直至生态工业园等不同层次，必须发展多尺度的理论和方法，由此产生了多尺度的过程系统工程。
针对化学工程学科的发展趋势和国家战略发展的需求，认为以下几方面的科技问题应当在未来重点予以突破：针对我国资源特色的绿色工艺；极端和非传统条件下的物质转化过程；以产品为导向的先进工艺及过程；工程复杂系统及多尺度理论；大规模计算和虚拟过程；基于生态工业概念的系统集成。
