Die Studienrichtung Theoretischer Maschinenbau hat besonders die mathematische Beschreibung, Analyse und Synthese technischer Systeme zum Ziel, um Produkte und Prozesse entwickeln, darstellen und optimieren zu können.
Dazu wird auf grundlagenorientiertes, interdisziplinär ausgerichtetes Wissen im Rahmen des Maschinenbaus Wert gelegt. Die Anwendung der Grundlagen und Methoden wird an exemplarischen Beispielen vermittelt. Die methodisch-theoretische Ausbildung schließt dabei die Schulung praktischer Fertigkeiten ein. Beschäftigung finden Absolventen in allen Berufsfeldern des Maschinenbaus aber vor allem in Forschung und Entwicklung an Hochschulen und in der Industrie.
Der Aufbau der Studienrichtung gliedert sich in einen verbindlichen grundlagenorientierten Pflichtteil im 5. und 6. Semester und einen weitgehend wählbaren Teil im 7. und 8. Semester sowie den studienbegleitenden Teil und die Diplomarbeit.
Der Pflichtteil umfasst die Fächer Technische Schwingungslehre, Strömungslehre, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Werkstoffphysik Antriebe, Wärmeübertragung und Nichtlineare Dynamik. Zur Vertiefung der Grundlagen sind aus acht anwendungsbezogenen Wahlpflichtfächern zwei auszuwählen. Diese sind: Werkzeugmaschinen und Konstruktionslehre, Systemtheorie, Flugzeug-Systemtechnik, Werkstofftechnik, Schiffsmaschinenbau, Energieanlagen, Biotechnik und Energietechnik. Innerhalb der Wahlpflichtfächer stehen zahlreiche Fächer zur Auswahl. Die technischen/nichttechnischen Wahlpflichtfächer sind frei wählbar aus dem Fächerangebot der TUHH und der Universität Hamburg. Die Studienrichtung Theoretischer Maschinenbau bietet damit ein großes Maß an Flexibilität und bietet die Möglichkeit, das Studium weitgehend nach Neigung und Fähigkeiten auszurichten, ohne dass die Breite und Tiefe der Ausbildung verloren geht.