根據國家在新材料領域的發展戰略和新興交叉學科的發展趨勢，南開大學于1999年整合化學學科和物理學科在新材料領域的優勢力量，創立了材料學科。在學校的大力支持下，先后承擔教育部211“功能材料化學”和“特種功能材料”，985“新型功能材料化學”建設項目，在教學、科研、隊伍建設和人才培養等方面得到了快速發展。經過十余年的學科建設，南開大學已經基本建立起較為完善的材料學科發展體系。“材料科學與工程”一級學科具有博士與碩士學位授予權，涵蓋“材料物理與化學”和“材料學”兩個二級學科。2009年，南開大學獲批設立了“材料科學與工程”博士后流動站。

目前，“材料科學與工程”學科所涵蓋的科研方向主要為新催化材料與能源環境催化、新能源材料與化學電源、光電轉換材料與太陽能電池、新型碳材料與超級電容器、光子學材料及器件、新材料設計與計算等。學科科研方向緊密圍繞新材料領域的發展趨勢，形成理工結合的交叉學科的鮮明特色。其中，南開大學的ZSM-5分子篩催化材料研究與產業化應用成果位于領先地位，研制出我國第一支鎳氫電池，發現的高摻鎂鈮酸鋰晶體被國際同行譽為“中國之星”。這些科研積淀為南開大學進一步建設國家新材料研究院奠定了可靠前期工作基礎。

在基礎與保障方面，南開大學目前已建立起較為完善的材料科學與能源工程發展體系。南開大學的材料科學所涵蓋的科研方向主要為新催化材料與能源環境催化、新能源材料與化學電源、光電轉換材料與太陽能電池、新型碳材料與超級電容器、光子學材料及器件、新材料設計與計算等。科研方向緊密圍繞新材料領域的發展趨勢，形成理工結合與交叉學科發展的鮮明特色。根據美國ESI（Essential Science Indicators）2014年最新統計數據顯示，南開大學“材料科學和工程”學進入ESI排名全球前1%。同時，里瑟琦智庫根據Scopus數據庫學科分類顯示，南開大學的"材料科學和能源工程"入選優勢發展學科。這些數據也反映出南開大學在材料科學與能源工程的科技方面已經取得了顯著成效，步入良性發展期，并在國際上顯示出較高的學術影響力。此外，南開大學對材料科學發展給予了大力支持，在津南新校區建設建筑面積達1.6萬平米的材料樓即將完工，為新材料與清潔能源的持續發展和平臺建設提供了必要保障。