数理システム工学専攻は、この自然科学や工学における様々な問題や実際の現象のシステムの本質を分析し、 数学的にモデル化して数理システムとして組み立て、 コンピュータを援用して計算やシミュレーションを効率良く実行させる専門的能力を有する人材を養成します。
具体的には、基礎的な数学を基にした数式処理、コンピュータシュミレーション等の知識と能力を持つ、 特定の工学分野に偏らない横型志向の｢数理エンジニア｣や数理的な手法で問題解決と新技術の創生に貢献できる 「ソフトウエアエンジニア」等を養成します。
修了者は、養成される専門的能力に応じて、以下のように多様な進路が想定されます。
まず，一般的にコンピュータを利用したアルゴリズムやシミュレーションに対する専門的能力により、 製造業（ものづくり）分野で設計・シミュレーション，ロボット，環境，システムエンジニアリング等に携わることが 想定されるほか、特に符号理論、暗号理論、グラフ理論等の代数系領域の専門的能力を活かして、 コンピュータソフトウェア（特に学術ソフトウェア）開発に関する企業（※ベンチャー企業を含む）、 暗号のセキュリティシステム開発に関する企業（※ベンチャー企業を含む）、通信関係、金融業（銀行，証券会社）、 マーケットリサーチ関係，等へ就職することが想定されます。
次に，非線型解析，微分幾何等の解析領域に対応する専門的能力により、 あらゆる職種の製造業（ものづくり）分野や、コンピュータを援用した材料開発に関する企業（※ベンチャー企業を含む）、 等へ就職することが想定されます。
また、数理科学そのものをさらに深く学ぶために他大学の大学院博士後期課程への進学する者も想定されます。