תכנון והנדסה בחומרים מרוכבים הינו תהליך מורכב הכולל מספר שלבים.
שלב ראשון- ניתוח צרכים.  זיהוי הצרכים של המוצר המיועד כגון: תנאי הסביבה, עומסים צפויים, תכונות נדרשות ועוד.
שלב שני- בחירת החומר. בחירת  סוג החומר המרוכב המתאים ביותר למוצר המיועד. בחירה זו  תלויה במספר גורמים, כולל צרכי  המוצר, זמינות  החומר והעלות.
שלב שלישי-ביצוע ניתוחים. מטרת שלב זה להבטיח שהמוצר יהיה בטוח ויעיל.  ניתוח  חוזק, קשיחות, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני חום ועוד.
שלב רביעי- תכנון המבנה הכולל סוג כיוון ומספר שכבות , צורת ועובי חומרי הליבה והתאמה לתכונות המוצר הנדרשות.
שלב חמישי-תכנון הייצור. תכנון הייצור כולל  תכן תבניות וכלים הדרושים לייצור המוצר בטכנולוגייה מתאימה מתוך מגוון   טכנולוגיות אפשריות כגון שיכוב ידני,
vacuum bagging,  infusion, RTM.  
 
יתרונות תכנון והנדסה בחומרים מרוכבים:
 
משקל נמוך- חומרים מרוכבים קלים משמעותית בהשוואה לעץ ומתכת. משקל נמוך יכול להוביל לשיפור בביצועים, ביעילות ותפוקה.
חוזק גבוה - חומרים מרוכבים יכולים להיות חזקים מאוד, עד פי 10 ממתכת. תכונה זו מובילה לשיפורים בבטיחות ,עמידות וביצועים.
עמידות בפני חום- חומרים מרוכבים יכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותם לחומרים אידיאליים ליישומים בהם נדרשת עמידות לטמפרטורות גבוהות.
עמידות בפני קורוזיה- חומרים מרוכבים עמידים בפני קורוזיה. תכונה זו תורמת לעמידות בתנאי סביבה,  לעלייה בתוחלת החיים ולעלויות תחזוקה נמוכות יותר.
התאמה אישית- חומרים מרוכבים ניתן להתאים אישית כדי לענות על הצרכים הספציפיים של המוצר המיועד  ולהוביל לשיפורים בביצועים ובעיצוב.
ניתן להשתמש בסוגים שונים של סיבים ושרפים כדי ליצור חומרים עם חוזק, קשיחות, עמידות בפני קורוזיה ועוד בהתאם לדרישות המוצר הספציפי.
תחומי יישום של תכנון והנדסה בחומרים מרוכבים:
תכנון והנדסה בחומרים מרוכבים משמשים במגוון רחב של יישומים.
תעופה -בניית כנפי מטוסים, גוף המטוס, מנועים וזיווד למכשור אלקטרוני.
רכב- בניית שלדה, חלקי מרכב, גלגלים ומכלולים אחרים.
ימאות-  בניית ספינות, יאכטות,  וציוד ימי.
בנייה- בניית מבנים, גשרים ועוד.
רפואה- ציוד רפואי. ייצור זיווד למכשור רפואי.