中國古代機械工程包括了簡單機械、車輛和畜力機械、水力機械、風力機械、武器和熱力機械、計時機械、地動儀和自動機械、飛行機械這八種類。

簡單機械是一切複雜而重大機械的基本要素，從力學意義上說，簡單機械有四種，杠杆、滑輪、斜面與螺旋。由杠杆可發展出桔槔，由滑輪可演變成轆轤和絞車，斜面的另一形式是尖劈，將斜面捲起來就成為螺旋。但從工程技術上看，還有一些簡單的機械如繩、鏈、鉸鏈、連杆、曲柄、輪、齒輪和彈簧等。

車輛包括人力車和畜力車，是最古老的交通、運輸和作戰機械之一。利用畜力推車拉磨，甚至耕田種地，都需要依據牲畜的身軀特點而創製有效的輓具。輓具的發明，是人類智慧的表現之一。在車輛機械中，指南車和記里鼓車是古代中國人最有創造力的發明，在畜力機械中，牛轉八磨（又稱連磨）、車磨也是古代中國最早發明的。

水力機械大致上有三種含義：一、將水位升高的機械，如農田中常見的刮車、筒車、龍骨水車等；二、利用水流能量來作功的機械，如水磨、水碓、水排等；三、利用水的浮力或壓差以達到某種功用的機械，如輪船、打撈船，以及船中的櫓、舵和槳等機械部件。

風力機械大致也分兩類：一是產生風或氣流的機械，如風扇車、風箱等；一是利用風力作功的機械，如風車。古代中國人將「風扇車」和風車統稱為「風車」。中國的風車可能是來自西亞，相關文獻的記載較晚，拉杆活塞式風箱及其同類機械是中國人發明的。

古代武器種類繁多，如刀、槍、劍、戟等，但較有機械意義的武器，如弓弩、炮車為數不算太多。炮車原是發射石塊的武器，自從火藥發明之後，砲字就寫為「炮」了。火藥在唐宋年間發明之後，從而出現了火槍、火炮、火箭以及地雷、水雷等火藥武器，使古代中國在世界上最早從冷兵器進入熱兵器的時代。

古代中國人發明的計時機械是古代最為複雜的科學機械。它的特點是，既與觀察天象結合，又能報告時刻更數，故此又稱其為天文鐘。計時機械對近代科學的興起曾產生重大影響。東漢張衡在公元117年曾製成一架渾象。十多年後約公元130年又製成一架「水運渾象」，在當時具有相當技術基礎。

張衡於公元132年發明候風地動儀，可說是現代許多測定地震儀器的始祖。候風地動儀的關鍵機構，是一根稱為「都柱」的倒立擺，其重心高於擺動中心。在受地震橫波襲擊時，由於慣性力作用，它將倒向震源方向，從而帶動該方向的傳動部件，使相應方向的龍口上額起撓，龍口中的銅丸便掉落在蟾蜍口中。

木鳶、風箏和熱氣球，是人們最早成功製作的飛行器：飛車是直升飛機螺旋槳翼的鼻祖；陀螺與平衡環是近代航海、航空所必備的定向、定位和平衡裝置的雛形。近代的飛行工業的興起與發展也有中國人的一份功勞。十九世紀末、二十世紀初，歐洲人製造的各種飛行器中曾經以「中國風箏」、「中國螺旋」命名，就足以表明中國人曾經有過的貢獻。