دوره كارشناسي ارشد مهندسي شيمي همچون پل رابطي است كه دوره كارشناسي و دكتراي اين رشته به هم متصل مي‌كند. در اين دوره دانشجويان با گذراندن سطوح پيشرفته دروس دوره كارشناسي، از طرفي با جزئيات مباحث علمي دوره كارشناسي همچون مكانيك سيالات، ترموديناميك، انتقال حرارت و ... آشنا گرديده و از طرف ديگر به صورت مقدماتي با كليات مباحث دوره دكتري آشنا مي‌شوند.
دوره كارشناسي ارشد مهندسي شيمي عموماً شامل 33 واحد درسي در چهار نيم‌سال تحصيلي است كه از اين تعداد 6 يا 8 واحد آن به پروژه كارشناسي ارشد تعلق مي‌گيرد (بسته به نظري يا عملي بودن پروژه). اين دوره گرايش‌هاي متنوعي را شامل مي‌شود كه هر گرايش دروس تخصصي مربوط به خود را دارد. به طور متوسط 15 واحد از دروس كارشناسي ارشد به دروس تخصصي اختصاص دارد و ساير واحدها مربوط به دروسي است كه بين تعدادي از گرايش‌ها مشترك مي‌باشد. در ادامه به طور مختصر با تعداي از گرايش‌هاي دوره كارشناسي ارشد مهندسي شيمي كه برگرفته از برنامه آموزشي دانشگاه صنعتي شريف مي‌باشد، آشنا مي‌شويم.

گرايش طراحي فرايند
اين گرايش از آنجا كه شامل دروس تخصصي كاربردي در صنايع مهندسي شيمي مي‌باشد، در بين دانشجويان علاقه‌مندان زيادي دارد. در اين گرايش دانشجويان با اصول طراحي فرايندهاي مهندسي شيمي و تجهيزات مربوطه آشنا مي‌شوند و همچنين كار كردن با نرم‌افزارهاي طراحي مهندسي شيمي را فرا مي‌گيرند. طراحي تجهيزات فرايندي، طراحي مفهومي فرايندهاي شيميايي، ايمني در فرايندهاي شيميايي و طراحي فرايندها به كمك كامپيوتر از جمله دروس تخصصي اين گرايش مي‌باشد. دروس مشترك اين گرايش عبارتند از مكانيك سيالات پيشرفته، طراحي راكتور پيشرفته و رياضيات عددي پيشرفته.

گرايش پديده‌هاي انتقال و فرايندهاي جداسازي
در اين گرايش دانشجويان دروس مربوط به پديده‌هاي انتقال يعني انتقال حرارت پيشرفته، انتقال جرم پيشرفته و انتقال مومنتوم (مكانيك سيالات پيشرفته) را مي‌گذرانند. آشنايي با انواع فرايندهاي جداسازي مانند تقطير، استخراج، تبلور و نيز شبيه‌سازي و مدل‌سازي فرايندها از جمله مباحثي است كه به صورت تخصصي در اين گرايش مورد بررسي قرار مي‌گيرند. اين گرايش با توجه به دروس مربوطه زمينه‌اي مناسب را براي ادامه تحصيل در دوره دكتري فراهم مي‌سازد. دروس مشترك اين گرايش عبارتند از: رياضيات عددي پيشرفته، طراحي راكتور پيشرفته و ترموديناميك پيشرفته.

گرايش پليمر
رشد روزافزون كاربرد مواد پليمري در صنايع و همچنين وسعت مباحث مربوط به علم پليمر، سبب افزايش تعداد علاقه‌مندان به اين گرايش گرديده است. شيمي فيزيك پليمرها، رئولوژي (1) پليمرها، خواص مكانيكي و شكل‌دهي مواد پليمري و همچنين مكانيك كامپوزيت‌ها (2) به صورت تخصصي در گرايش پليمر تدريس مي‌گردند. اين گرايش زمينه‌اي مناسب را براي دانشجوياني فراهم مي‌آورد كه قصد ادامه تحصيل در دوره دكتراي پليمر را دارند. رياضيات عددي پيشرفته و طراحي راكتور پيشرفته دروس مشترك گرايش پليمر مي‌باشند.
(1) علم جريان و تغيير شكل ماده
(2) كامپوزيت‌ها تركيباتي هستند كه از اضافه شدن مواد پليمري به ساير مواد به منظور بهبود خواص آنها ساخته مي‌شوند.

گرايش ترموسينيتيك و كاتاليست
همان‌گونه كه از نام اين گرايش برمي‌آيد، مبحث تخصصي آن ترموديناميك و واكنش‌هاي شيميايي است. مباني كاتاليست‌ها در مهندسي شيمي، فرايندهاي الكتروشيميايي، ترموديناميك محلول‌ها و ترموديناميك آماري از دروس تخصصي اين گرايش مي‌باشند. دانشجويان علاقه‌مند به مباحث ترموديناميكي با انتخاب اين گرايش مي‌توانند زمينه‌اي مناسب براي ادامه اين مبحث را در دوره دكتري براي خود فراهم آورند. دروس مشترك اين گرايش عبارتند از رياضيات عددي پيشرفته، مكانيك سيالات پيشرفته، انتقال جرم پيشرفته و طراحي راكتور پيشرفته.

این گرایش عمدتاً به دو شاخه‌ی : ۱) ترمودینامیک ۲)سینتیک و کاتالیست، تقسیم می‌شود.
شاخه‌ی اول بیشتر به مفاهیم ترمودینامیکی همچون روابط کار، انرژی، فشار حجم، و … خصوصاً در محلول‌ها به صورت کاربردی، که در حیطه مهندسی شیمی است می‌پردازد.

شاخه‌ی دوم متمرکز به سه بحث عمده در زمینه‌ی کاتالیست‌هاست :

۱) سیتیک واکنش‌های کاتالیستی و طراحی راکتورهای مربوطه

۲) اصول و روش‌های ساخت کاتالیست‌ها

۳) تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیست‌ها

گرايش شبيه‌سازي و كنترل
آشنايي با سيستم‌هاي كنترلي حاكم بر فرايندها موضوع اصلي اين گرايش مي‌باشد. درس رياضيات مهندسي نقش مهمي را در فهم دروس اين گرايش ايفاء مي‌كند. كنترل مدرن و بهينه، كنترل ديجيتالي، كنترل غير خطي و كاربرد هوش مصنوعي در مهندسي شيمي از جمله دروس تخصصي اين گرايش مي‌باشند. دروس مشترك اين گرايش عبارتند از طراحي راكتور پيشرفته، رياضيات مهندسي پيشرفته و مكانيك سيالات پيشرفته.

گرايش محيط زيست
مسائل محيط زيستي صنايع از موضوعاتي است كه اخيراً مورد توجه بيشتري قرار گرفته است. از آنجا كه صنايع مربوط به مهندسي شيمي از جمله صنايعي هستند كه تأثير فراواني در محيط زيست دارند لذا گرايش محيط زيست در مهندسي شيمي اهميت ويژه‌اي مي‌يابد. مباحث تصفيه آب و فاضلاب و ضايعات جامد، تصفيه بي‌هوازي و كنترل آلودگي هوا از جمله موضوعاتي هستند كه در اين گرايش به صورت تخصصي آموزش داده مي‌شوند. مكانيك سيالات پيشرفته، رياضيات عددي پيشرفته و طراحي راكتور پيشرفته دروس مشترك اين گرايش مي‌باشند.

گرايش صنايع غذايي
دروس تخصصي اين گرايش مربوط به صنايع توليدي انواع مواد غذايي مي‌باشد. طراحي ماشين‌آلات صنايع غذايي، رئولوژي مواد غذايي، بيوتكنولوژي مواد عذايي، بهداشت و نگهداري و بسته‌بندي مواد غذايي از مباحث تخصصي اين گرايش هستند. رياضيات عددي پيشرفته، ترموديناميك پيشرفته و انتقال حرارت پيشرفته دروس مشترك اين گرايش مي‌باشند.

همانگونه كه گفته شد دروس نامبرده در هر گرايش مربوط به برنامه آموزشي دانشگاه صنعتي شريف مي‌باشد و در ساير دانشگاه‌ها ممكن است هر گرايش در دو يا سه درس با دروس ذكر شده در بالا تفاوت داشته باشد.