هندسة العمليات (بالإنجليزية:Process Engeneering) هي أحد فروع علم الهندسة يختص بجميع عمليات التقنية التي نحول فيها موادا أولية أو موادا نصف مصنعة إلى منتجات باستخدام طرق كيميائة وفيزيائية أو طرق بيولوجية. بهذا فهذا الفرع من الهندسة يقف وسطيا بين استخراج المواد الأولية وبين ختام تصنيع المنتجات.
من أمثلة فرع هندسة العمليات استخراج المعادن من المواد الأولية أو فصل مكونات النفط. وقد تكون المادة الأولية هي نفسها أحد نواتج لعمليات إنتاج سابقة، وتستخدم لتصنيع منتجات جديدة. كذلك عمليات التدوير، حيث تعامل النفايات لاستخراج موادا مفيدة منها يمكن اعادة استغلالها، هي جزء من هندسة العمليات الصناعية. كما تطبق طرق هندسة العمليات في إنتاج الطاقة وعلى الأخص في مجال الطاقة الحيوية.
