卡耐基梅隆化学工程系（Department of Chemical Engineering）研究生阶段开设有两种学位项目，分别是：化学工程理学硕士（MS in Chemical Engineering）：为期2年（4学期），该项目以授课内容为主，含有一定的研究内容，无奖学金。卡耐基梅隆大学化学工程理学硕士项目要求学生与研究团队合作，完成一个为时三学期的独立项目，从而使学生接触到化学工程的分支学科理论，全面且深入地理解化学工程学。并且，卡耐基梅隆大学化学工程理学硕士项目的学生在完成独立项目后，须得提交总结报告，以锻炼其写作和表达的能力。

化学工程硕士（Master of Chemical Engineering (MChE)）：为期1年，是course-work based授课型硕士。卡耐基梅隆大学化学工程硕士项目旨在培养专业化学工程师，使其全面且深入地理解化学工程基础理论，掌握各项专业技能，并且能在其他技术领域触类旁通。