实验室以西安交通大学首批国家一级重点学科动力工程及工程热物理（西安交通大学该学科在最新教育部学科评估名列第一）为依托，以热能工程国家首批二级重点学科和动力机械及工程、工程热物理、制冷与低温工程、核能科学与工程等国家级二级重点学科为核心支撑，与化工过程机械、计算数学、应用物理学、应用化学、生命科学等学科领域内的数学建模与数值计算方法、热物理热化学、光物理光化学、生物物理与生物化学等学科分支方向有机交叉结合，主要开展能源与动力工程、能源与化学工程、能源与环境工程等领域内、以多相流为主要特征的能源高效开发、转化、利用与节能的过程和系统及其基本现象与基本规律、基础理论、关键先进技术研究。逐步发展成为一个覆盖面较广、交叉性强、创新突出的基础研究基地和适应科学技术发展的人才培养中心。

        目前实验室研究领域涉及动力工程及工程热物理、核科学与技术、化学工程与技术、数学4个一级学科博士点与3个博士后流动站，包括10个二级学科，分别是热能工程（锅炉、电厂热能动力）、动力机械及工程（热力涡轮机械、内燃机）、制冷及低温工程、工程热物理、化工过程机械、核能科学与工程、核技术与应用、化学工程、环境工程、计算数学等，其中热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程、工程热物理、核能科学与工程、计算数学等6个学科为国家级重点学科。

        2008年来，主导新建新能源科学与工程二级学科及主持开展本科专业招生。实施本科专业教学改革，建设了系统的专业课程体系，完成了新能源科学与工程专业教学实验室建设。