도시화와 함께 도시지역에 거주하는 인구는 증가하였으며, 그 결과 도시는 주거, 교통, 생활환경 등 다양한 분야에서 새롭게 발생하고 있는 문제에 지속적으로 대응하며 성장해 왔다.

도시공학은 이러한 문제에 대한 해결방안을 제공하기 위해 공학, 인문학, 사회과학, 예술 등 다양한 학문과의 융복합적인 관점에서 접근하는 학문이다. 과거 고도 성장시대에 도시공학은 새로운 도시의 계획과 설계에 많은 관심을 보였으며, 이후 도시의 팽창에 따른 도시의 공간계획, 교통문제, 환경문제 등을 주로 다루어 왔다.

그러나 최근 도시는 기술과 문화의 혁신을 통해 새롭게 변화되기(도시재생) 위해 활발히 움직이고 있으며, 이를 통해 거주민의 보다 편리하고, 안전하고, 지속 가능한 생활환경을 제공하고자 변화하고 있다.

도시공학은 이렇게 지속적으로 변화하는 도시에 대하여 기존 환경과 문화를 수용하는 한편, 새롭게 제기되는 도시 문제를 능동적으로 대응하기 위한 학문이다.