應用自然科學和工程技術的理論和方法，從工程角度解決生物醫學中有關問題的邊緣學科。生物醫學工程是由生物醫學與工程技術相互滲透而形成的。20世紀50年代，人們應用電子技術解決醫學研究和臨牀問題，出現了生物醫學電子學，這是生物醫學工程的萌芽。60年代電子計算機、自動控制、超聲、激光、核物理和高分子化學等新技術的發展，以及一批原來從事空間技術的科學家轉向醫學領域,應用這些新技術解決醫學問題,促成了這一新興學科的形成。
現代生物醫學工程範圍十分廣泛，包括有生物醫學信息處理、生物控制、生物力學、生物的物理效應、生物材料與人工臟器、生物醫學傳感器和生物醫學儀器等重要分支。生物信息處理、生物控制、生物力學等都屬於基礎性的分支；而人工臟器和生物醫學儀器和裝備則是應用性的分支。
生物醫學信息處理
包括對生物體檢測出的信號和圖象,如心電圖和X光照片等的自動處理和識別。它為診斷提供新的手段和工具。而且生物醫學信息具有一定的典型性和複雜性，因而成為數字信號處理、模式識別和人工智能等新技術應用的重要方面。
生物控制
主要是應用自動控制理論和技術解決生物醫學中的問題。由於生物系統與工業自動控制系統有許多共同點，控制理論中的數學模型、仿真技術、經典控制理論、系統辨識、最優控制和適應控制等方法，已廣泛應用於生物醫學。在基礎醫學領域，這些技術已用於闡明生理、病理和藥理的機制。人們還用這些方法對癌症的發生和免疫過程的控制和調節等問題進行了研究。在臨牀醫學方面，已用於選擇輸液治療方案和確定藥物和放射療法的最優方案，以及開發新的疾病診斷工具等方面。自動控制技術還用於康復工程，解決感官補缺和生物電假肢以及人工臟器的控制等問題。系統工程已應用於解決較簡單的醫療監護系統和自動體檢系統中的問題，也開始應用於解決綜合性強的醫院管理系統與地區醫療系統的問題。
生物力學
主要是對人體的臟器、血管、肌肉、骨骼、關節等的力學研究,以深入認識某些疾病的機理,併為其治療提供理論依據。
生物的物理效應
研究激光、超聲、磁場等對生物的效應，為它們用於診斷和醫療提供依據。
生物材料
研究人體各組織的性質，提供植入人體的各種材料，特別是各種人工臟器的材料，以及研究人工材料的生物相容性等問題。
人工臟器
各種人工臟器和器官輔助裝置的研製是生物醫學工程的重要課題，包括假肢、人工心臟、人工腎、人工肝、人工胰臟及聽覺、視覺的輔助裝置等的研製。
生物醫學傳感器和生物醫學儀器
是現代化醫療診斷和醫學科學研究的重要工具。發展新的醫學儀器是生物醫學工程的重要任務，它對提高診斷和治療的質量有重要作用。這方面的最新研究成果有:X射線計算機斷層攝影術（簡稱CT）、核磁共振計算機斷層攝影術、X射線減影血管造影儀等。
