《材料设计理论及其应用》从材料设计的基础出发，重点介绍了材料设计基本方法：蒙特卡罗法，有限元法，第一性原理法，人工神经网络的设计思想、步骤和方法，详细介绍了这些基本方法的相关数学内容，同时，从应用角度介绍了这些方法在材料设计中的设计实例。
《材料设计理论及其应用》适用于从事材料科学、化学、物理学、应用数学方面及其相关行业的科研人员，也可作为高等院校相关专业研究生及高年级本科生的参考书。