هندسة البرمجيات (بالإنجليزية: Software Engineering)‏ المجال الذي يهتم بتطوير، وتصميم البرمجيات، عالية الجودة آخذة بعين الاعتبار تخصيصات المستخدم، ومتطلباته على جميع المستويات. تهتم هندسة البرمجيات بتكوين البرنامج منذ مراحله الأولى أثناء تحليل المشكلة، ومن ثم التصميم، وكتابة البرنامج حتى القيام بتجريبه، واختباره، وتنصيبه على الأجهزة، والقيام بعملية صيانته.
وهي حديثاً يمكن أن تنقسم لقسمين الحوسبة اللينة والحوسبة الصلبة.
الحوسبة اللينة (بالإنجليزية: soft computing)‏ هي مصطلح يستعمل في مجال علوم الحاسب ليشير إلى فرع من العلوم يهتم بإيجاد حلول قد تكون غير دقيقة لمسائل حسابية معقدة كمسألة NP كاملة، والتي يكون حلها الدقيق غير قابل للاشتقاق في خوارزمية ذات كلفة يعبر عنها بكثير حدود زمني من النمط T(n) = O(nk).
الحوسبة الصلبة هي الطريقة التقليدية المستخدمة في الحوسبة والتي تحتاج إلى نموذج تحليلي محدد بدقة.
في هندسة البرمجيات، بناء النظام البرمجي ليس مجرد كتابة شفرة، وإنما هي عملية إنتاجية لها عدة مراحل أساسية وضرورية للحصول على المنتج، وهو البرنامج بأقل كلفة ممكنة وأفضل أداء محتمل.
يطلق على هذه المراحل اسم دورة حياة النظام البرمجي(Software Lifecycle) التي قد يبدو بعضها ليس له علاقة بالبرمجة.
وهناك الكثير من التصورات والنماذج في هندسة البرمجيات تصف عملية إنتاج برنامج والخطوات اللازمة لذلك.
كما أن هذه الدورة خاضعة للتطوير دائما، حيث بالإضافة للدورات الكلاسيكية، ظهر مفهوم المنظومة المرنة (Agile Process) والتي تتخلي عن النموذج الثابت للمنظومة الكلاسيكية في سبيل المزيد من حرية الحركة للمشروع.

و فيما يلي عرض لإحدى أشهر دورات حياة النظام البرمجي الكلاسيكية وهي دورة الشلال (Waterfall Model):
تصميم البرمجيات هي مرحلة من مراحل دورة حياة النظام، تساعدنا في تحديد كيفية حل المشكلة “كيف سنحل المشكلة؟”، والتخطيط للتوصل إلى حلول للمشكلة، والدخول في تفاصيل النظام. التصميم يحدد هيكلية وبنية النظام من خلال تجزئة النظام إلى مجموعة من الأنظمة الفرعية Sub-Systems مما يساهم في السيطرة على التعقيد في النظام System Complexity، وتحديد الواجهات ونوافذ المستخدم User Interfaces ،والمكونات Components، والوحدات Modules والبيانات للنظام كي يحقق النظام متطلبات الزبون. ونقوم بمرحلة التصميم باستخدام المتطلبات التي حددناها في مرحلة التحليل. مرحلة التصميم يتم خلالها إيجاد التصميم الأمثل لنظام المعلومات الحاسوبي الذي يلبي احتياجات المستخدمين التي تم توصيفها في مرحلة التحليل. إن عملية التصميم في جوهرها هي عملية حل مشكلات، أي يجري البحث خلالها عن أفضل الحلول التصميمية لبناء نظم ذات أهداف محددة.