学院的前身是1993年由著名材料物理学家闵乃本院士创建的材料科学与工程系。2009年，祝世宁院士担任组长，借鉴世界一流大学工学院模式筹建了本学院。学院的宗旨是瞄准现代工学前沿，面向人类和国家对材料、信息、健康和能源等方面的重大需求，通过建设一支具有国际竞争力的教师队伍，开展高水平的科学技术研究，满足现代工程与应用科学领域的高层次人才需求，培养领军人才。
学院下设四系一中心：材料科学与工程系、量子电子学与光学工程系、生物医学工程系、能源科学与工程系、现代工程教学与实验技术中心，分别开设材料物理、材料化学、光电信息工程、新能源、生物医学工程等5个本科专业。目前已建有多个科教平台：江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室、智能光传感与调控教育部重点实验室（B类）、江苏省光通信工程研究中心、南京大学智能材料与系统集成实验室、南京大学量子材料和微结构研究中心、激光与光子工程技术研究中心、微波光子技术研究中心、储能材料与技术中心、环境材料与再生能源研究中心等；此外，学院也是固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心的主要参加单位。学院在南京、南通、苏州等地还建有若干新型研发机构与成果转化平台。
2015年，学院入选国家教育部支持的“高校国际化示范学院推进计划”试点单位，学校给予人才政策与学科建设的自主权，充分开展国际化办学，实施与国际接轨的考核评聘制度。目前，由美国HDR公司设计的6.6万多平方米高标准教学和科研大楼已投入使用，其优雅的环境和国际水准的格局为现代工学院的发展和高水平人才的汇集提供优越空间。
师资队伍
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学院着力打造一支国际化高水平教学团队。现有教授57人、副教授24人，绝大部分的教师都有境外知名大学的科研经历。其中包括拥有中科院院士2名，海外高层次人才34名（包括青年人才），教育部“****奖励计划”特聘教授4名，国家杰出青年基金获得者6名，国家优秀青年基金获得者8名，教育部“****奖励计划”青年学者1名，“国家领军人才计划入选者3名，科技部中青年科技创新领军人才4名，江苏省杰出青年基金获得者3名，国家自然科学基金委创新群体1个，教育部“****和创新团队发展计划”创新团队2个。
科学研究
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学院科研实力日益增进，承担了一大批科研项目及省部级企业课题。其中 “973”计划和国家重大研究计划项目7个（包括青年项目2个），国家自然科学基金重大项目1个，国家重点研发计划项目3个（包括青年项目1个），国家重大科学仪器设备开发专项1个，每年到账科研经费保持1个亿以上。学院的一批高水平科研成果发表在Nature、Science、Nature子刊、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.、Nano Lett.、J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.等顶级学术期刊，其中2019、2020连续两年分别有一篇科研文章刊登于Nature正刊。
近年来，学院先后获得国家自然科学一等奖1项、二等奖2项，国家技术发明奖二等1项，何梁何利基金科技进步奖1项，教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学一等奖1项、教育部高等学校科学研究优秀成果奖科技进步二等奖2项，江苏省科技奖一等2项，江苏省科技奖三等1项，江苏省国际科学技术合作奖2项。
国际合作
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目前，学院已从海外引进国家高层次人才29位，分别来自美国、英国、日本、加拿大、瑞士、新加坡、澳大利亚等国家，其中外籍非华裔两位，大多数以前和南大无学缘关系，学院教师队伍构成合理，专业分布广泛，其中相当比例的青年人才已经表现出良好的发展势头。
学院积极从海外引进短期教师（1-3个月/年）。短期外国专家Scott Chambers教授、Vitali Goussev教授、Vladamir Chigrinov教授、Steven Emory教授以及艾默里大学语言教学中心Mackenzie Bristow主任等每年不定期来院授课。2019年，学院在国际化课程上做了进一步的尝试与探索，主要体现在新开课程“艺术与工程的结合”以及与进一步优化与完善学院与美国艾默里大学学术英语培训中心合作的“学术英语”课程等方面。此外，学院积极参与学校推进的“国际化课程群”建设，目前学院共有七门针对本科生的国际化课程以及一门面向研究生的国际化课程。
在学校国际处的鼎力支持下，2018年，学院与美国伊利诺伊大学香槟分校签订联合培养协议，并申请到南京大学战略合作伙伴计划项目基金支持，拓宽了两校工学院的合作面；11月，在国际处举办的国际视野周期间，学院还与加州大学欧文分校签订了工学院3+2联合培养协议。2019年，学院与法国巴黎高科（ESPCI）的合作办学项目取得新进展，两校开始互派学生访问。
学院与美国the Ohio State University的合作实践课程“NJU-OSU Joint International Engineering Design & Research Summer Experience” 于2017年进入中美双方大学教务系统（给予正式学分）。该夏令营活动自2014年起在两校轮流举办，目前已举办六次。英国谢菲尔德大学计划加入使之成为中美英三方交替举办的活动。
此外，学院品牌项目“现代工学论坛海外版”TSE Lectures每年邀请到多位报告人，学科分布广泛，并都是在相关学科的世界顶级学者。2019年，报告人包括来自法国巴黎高科的Mathias Fink院士，美国莱斯大学Naomi Halas院士、美国马萨诸塞大学Vincent Rotello教授等。
2019年，学院承办了包括南京大学-Wiley国际联合会议：超构功能材料与应用、2019氧化石墨烯国际会议以及第八届海峡两岸光学微结构与激光技术暨第五届海峡两岸纳米光电与等离激元科技研讨会在内的多场大会。
人才培养
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学院以立德树人为核心，大力推进三全育人、五育并举，引导学生树立正确的价值观、人生观和世界观，厚植爱国主义情怀，胸怀引领世界科技前沿、建设人类文明的梦想和服务国家重大需求战略领域、以大国工匠之能矢志报国的决心，为民族振兴和世界进步贡献力量。
学院积极贯彻学校的“三三制”本科生培养方案，深入开展人才培养模式和教育教学改革研究与实践，建成“材料科学与工程技术”江苏省教学实验中心。2013年正式进行全面提升博士生培养质量的“四三三”博士研究生培养改革，2016年正式启动以实现学硕和专硕统筹互动、三类模式（学术研究型、交叉复合型和就业创业型）协同培养的“二三三”硕士研究生培养改革。两项改革开展以来，本学科人才培养得到了内涵式提升，研究生培养质量显著提高。
在注重数理基础教学同时，着力培养提高人才创新能力和工程实践能力，与SK海力士（中国）半导体有限公司、京东方科技集团股份有限公司、南京沃福曼生物科技有限公司、联动天翼新能源有限公司等多家高科技公司达成院企战略合作关系，并建立了人才培养实践基地。2016年-2019年期间，现代工学人才技能实训基地结合学科特色和学生所感兴趣的方向，针对同年级不同专业的学生组织开设了“创客训练营”系列主题活动7次，将学院的新工科特色技术，如生物3D打印技术、锂电池产业技术、微纳加工技术等等，以开放式的形式展现给学生；通过产业教授走进课堂举办双创讲座的形式，对学生开展创新创业教育。
学院积极拓展“国际化教学”途径和平台，目前已开设了12门双语教学课程，并与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、加州大学欧文分校开展“3+1+1”学位联授计划，参加该项目的学生将有机会在五年内获得南京大学的本科学位和对方学校的硕士学位；与德国弗莱堡大学、澳大利亚国立大学、美国俄亥俄州立大学、东京大学等国外知名大学建立了长期的合作关系；32位研究生通过国家留学基金委资助、对方学校出资或南大出资形式赴境外交流学习、攻读学位，院校包括剑桥大学、维尔茨堡大学、哥廷根大学、巴黎中央理工学院、阿卜杜拉国王科技大学、阿贡国家实验室等高校和科研院所。
近年来，学院获得全国教学成果奖、江苏省教学成果奖各1项，本科生研究成果发表SCI论文或申请专利30余篇/项；研究生作为第一作者或共同第一作者，在Nature, Science等超一流期刊及学科群超一流期刊发表论文百余篇。在“挑战杯”大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、全国光电设计竞赛、中国研究生数学建模比赛、材料创新大赛等重大赛事中频频获奖。学生多人次获得宝钢优秀学生特等奖（全国第2）、百人会英才奖、 “王大珩”光学奖、中国大学生年度人物、江苏省三好学生等荣誉。
就业大数据
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学院毕业生总体就业率接近100%，主要去向为国内深造、境外深造、就业创业。国内升学方向：约50%的本科生、15%的硕士、10%的博士选择继续国内深造，且全部被录取到双一流学校；境外深造方向：约20%的本科生、5%的硕士、5%的博士选择出国深造，录取QS世界排名前100名高校深造的人数接近90%，如斯坦福大学、麻省理工学院、苏黎世联邦理工学院、宾夕法尼亚大学等；就业创业方向：约30%的本科生、80%的硕士、85%的博士选择直接就业，就业行业主要集中在先进制造业、科学研究和技术服务业，信息传输、软件和信息技术服务业。从就业地区数据来看，江苏、上海、广东、浙江等为主要就业省市，就业单位包括华为、中兴、中国电信等高新技术企业和腾讯、苏宁易购、网易、小米等互联网头部企业。
（数据截至2020年6月）