人機工程學是運用生理學、心理學和醫學等有關科學知識，研究組成人機系統的機器和人的相互關系，以提高整個系統工效的新興邊緣科學。
人機工程學研究在設計人機系統時如何考慮人的特性和能力，以及人受機器、作業和環境條件的限制。人機工程學還研究人的訓練，人機系統設計和開發，以及同人機系統有關的生物學或醫學問題。對於這些研究，在北美稱為人因工程學或人機工程學，蘇聯稱為工程心理學，歐洲，日本和其他國家稱為工效學。
人開始使用機器就構成了人機系統。第二次世界大戰期間，人們認識到對制造出來的各種高效能的新式機器和機器系統(生產、運輸、通信、武器和航空飛行器等)進行操縱和控制時，整體系統的工作效率在很多情況下是由其中人的活動來決定的。如雷達運行時，要求操縱人員接收和分辨出顯示器上顯示的各種信息，根據這些信息在很短時間內作出決策和進行操作。若雷達設備的全部潛力沒有發揮出來，至少部分原因是操縱人員不能掌握這個電子設備的復雜操作。
經驗和教訓提醒人們，有時飛機弄錯方向墜毀，炸彈誤中友船，就是因為設計時沒有考慮人的各種長處和短處。電子計算機發展的初期，計算機運算速度很快，輸入數據、編制程序和打印結果很慢，機器經常處於空閑狀態，也是因為沒有考慮和研究人機接口系統和人機功能分配等因素引起的。
人的能力和機器的潛力很好地配合，能提高管理和控制效率。隨著機械化、自動化和電子化的高度發展，人的因素在生產中的影響越來越大，人機協調問題也就越來越顯得重要，人機工程學就是在這樣的背景下創立和發展起來的。
在人機系統中操縱人員被看作系統中的壹個元件。操作人員通過感覺器官(視、聽、觸、嗅、味)接收來自機器的信息，了解其意義並予以解釋，或先進行計算，再把結果與過去的經驗和策略進行比較，然後作出決策。
作出決策後，人通過控制器官(手、腳等)去操縱機器的操縱器，如開關、按鈕、操縱桿、操縱盤、光筆或呼口令等，來改變機器的運轉情況。機器隨即發出新的信息，如此重復不斷。人機系統不是孤立存在的，而是存在於某種環境之中。環境特性影響人的效率和行為。環境因素包括溫度、濕度、噪聲、照明、加速、振動、汙染和失重等。
設計人機系統時，要把人和機器作為壹個整體來考慮，合理地或最優地分配人和機器的功能，保證系統在環境變動下達到要求的目標。有些人機系統能用定量的系統分析和系統綜合的方法進行設計。壹個簡單系統，如壹位操縱人員和壹臺機器構成的單參數跟蹤系統，操縱人員被看作是系統中壹個元件，可用定量方法，即用傳遞函數或其他數學方法近似表達操縱人員的動態特性，建立操縱人員的準線性數學模型；用控制理論方法對操縱人員的傳遞函數，和機器的傳遞函數進行綜合，便可得到調節品質合乎要求的穩定的人機跟蹤系統。
建立人機系統，必須考慮以下五個方面：人員選擇訓練(包括訓練設備)、設備設計、操作程序和環境。建立復雜的人機系統，除了這五個方面外，還要考慮人機系統的系統性能、人和機器的特性等，采用系統科學或信息科學的方法來設計和分析，然後進行系統試驗，檢查系統性能和操縱人員操縱的難易程度。
壹般說來，人機系統要反復試驗和使用才能逐漸完善。人機系統中，操縱人員是人機系統中的主體，設計和運用人機系統時應當充分發揮人在人機系統中的能動和主導作用。設計人員要和操縱人員密切配合，使人機系統達到要求的性能和指標，同時保證操縱人員操縱簡便。安全舒適和提高系統工效。
人機工程學是壹門年輕的科學。人機系統中人的特性、能力和限制已經有大量測試數據可查。從系統分析角度研究人機系統，在原有設備基本不變的情況下，由於考慮了人的動態特性而進行系統分析，再適當改動設備，就能顯著提高工效。如手動控制系統，即操縱人員直接參與的用手連續控制的系統，在飛機、火炮、雷達、汽車、艦船和航天飛機等方面已廣泛應用，在工業生產中也得到廣泛應用。
人機接口系統，即人和計算機之間相互作用的系統，已是電子計算機發展的必不可少的重要組成部分。人機接口系統不僅在硬件上，而且在軟件上也取得了進展-特別是在人機對話(或人機通信)方面，已研究出許多高級語言，正在研究采用自然語言進行人機對話，加快人機對話的速度，提高通信效果，發揮計算機的潛力。
人機接口系統中人承擔越來越多的功能，操縱人員執行許多操作，進行人機對話，處理大量信息，作出各種決策。指揮控制通信系統是壹種多操縱人員、多臺機器的復雜的人機系統。即使是壹個非常簡單的設備，在操縱人員的問題上也會產生常規工程實踐無法解決的問題。因此人機工程學具有重要的應用價值。
人機工程學的應用領域有電話、電傳、計算機控制臺、數據處理系統、高速公路信號、汽車、航空、航海、現代化醫院、環境保護、教育等，人機工程學甚至可用於大規模社會系統。