上海大学材料基因组工程研究院是于2014年成立专业性交叉学科研究机构。研究院在集成计算与材料设计、结构材料、能源材料、智能与功能材料等领域形成了有特色的研究方向，基于材料基因组理念的理论-计算-表征-性能-数据库的集成式材料研究新方法探索，开展多尺度材料计算在材料性能优化与调控中的应用研究，材料的高通量制备与表征，材料加工过程及服役过程的热力学和动力学计算以及材料数据和材料信息学等方向科学研究，在能源材料、智能材料、高性能金属材料等方向形成有特色的研究基地。
材料基因组工程研究院招收材料科学与工程、物理学、力学、数学、化学、计算机科学与工程等六个交叉学科方向的全日制学术型研究生。
材料学科与工程学科为上海市高峰学科、重点建设学科、我校"211工程"建设重点学科。本学科以材料学、化学、物理学、数学、计算机科学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究。研究院的研究侧重基于材料基因组理念的材料计算-制备-表征-服役和失效-应用-数据科学集成的全链条材料科学研究模式探索和具体应用，期望实现材料科学-物理学-化学-力学-信息科学的深度交叉和融合，革新传统材料科学的研发模式，从而加速材料研究的创新进程，并结合材料科学数据库和知识库的建设为材料设计服务，实现从“实验寻优”向“系统寻优”转变。
凝聚态物理是材料物理和近年来材料科学与工程领域关注的“材料基因组”的核心和基础。材料基因组强调物理理论-材料计算-制备和结构-性能表征-材料数据库的集成，每一环节都是以凝聚态物理知识为基础。
固体力学方向着眼于材料基因组思想（计算-制备-表征-服役和失效-应用-数据科学集成的全链条研究模式）中的服役和失效环节，与上海大学力学学科强强联合，致力于力学，材料和物理交叉方向的研究。目前本方向依托上海市力学在能源工程中的应用重点实验室，重点研究能源材料和器件服役过程中力学-材料-化学耦合的基础理论，解决材料在使用工程中产生的变形、应力集中、以及疲劳和断裂等问题，目标是增强材料的使用性能，延长使用寿命，从而发挥力学在我国关键材料和新材料研发中的作用。
数学的研究方向与材料基因研究院的目标是密切相关，它很重要一个方法是科学计算，具体做法是：选择材料科学中重要现象进行数学建模，然后数值模拟，再与实验结果做比较以验证数学模型的有效性，最后以验证了的模型的模拟结果，指导设计新型材料，如智能材料形状记忆合金等。这是与材料基因组计划的思路一脉相承。
化学方向着眼于材料基因组工程的全链条研究思想，致力于化学与材料学、物理学、计算机科学等方向的合作交叉研究，有关研究涉及材料的高通量设计、制备、表征、性能优化等，旨在降低新材料研发成本、加快新材料研发速度。
计算机研究方向主攻材料信息与数据科学，主要从材料基因组工程角度，利用计算机技术对材料学领域内的海量数据进行集成与管理。在此基础上，通过机器学习、模式识别、数据挖掘、人工神经网络、数值模拟及高性能计算等方法来进行材料大数据的挖掘与分析，材料高通量计算与模拟软件的研发，从数据和计算的角度揭示材料成分、结构与性能之间的内在关系。