Програму спрямовано на засвоєння теоретичних знань та отримання практичних навичок, зокрема:
Студенти отримують фундаментальні знання в галузі термодинаміки і молекулярної фізики, тепломасообміну, фізики низьких температур, математичного моделювання та ідентифікації теплових процесів, комп’ютерного моделювання процесів тепломасопереносу, енергозаощадження та енергоаудиту.
Особлива увага приділяється опануванню навичок роботи з готовими програмними комплексами, призначеними для проектування і моделювання, які широко використовуються в наукових організаціях та промислових підприємствах, знання яких має значний попит на ринку праці (AutoCad, SolidWorks, ANSYS, Fluent тощо).
На спецкурсах і при виконанні дипломних робіт студенти навчаються застосовувати здобуті теоретичні знання в галузі теплофізики, молекулярної фізики, математичного та комп’ютерного моделювання для розроблення і дослідження роботи об’єктів традиційної та нетрадиційної енергетики, зокрема теплообмінного обладнання, теплонасосних установок, сонячних колекторів, геотермальних установок, сховищ відпрацьованого ядерного палива, кріогенного устаткування.
Кафедра співпрацює з науковими організаціями. Має дві філії в інститутах Національної академії наук (Інститут проблем машинобудування, та Фізико-технічний інститут низьких температур), на базі яких студенти проходять практику та виконують дипломні роботи. Випускники можуть подовжити навчання в аспірантурі цих наукових установ.