这一阶段其实就是数模构建阶段。在完成造型设计后，开始进入工程设计阶段，工程设计是一个对整车进行细化设计的过程，各个总成分发到相关部门分别进行设计开发。工程设计阶段主要包括以下几个方面：
总布置设计
在前面的概念设计的总布置草图上，进行细化，精确各部件的尺寸和位置。确定各部件的详细结构、特征参数及质量要求。包括：发动机舱、底盘、内饰、外饰及汽车电器等布置图。
车身造型数据
在油泥模型完成后，使用三维测量仪器对油泥模型进行测量，测量生成的数据称为点云，工程师根据点云使用曲线软件构建汽车产品的外形。“模仿”的车型则是，把别人的产品直接进行三维测量，形成“点云”数据，然后根据点云进行汽车产品的外形。
发动机工程设计
一般新车型的开发都会选用原有成熟的发动机动力总成，然后针对新车型的特点及要求，对发动机进行布置，并进行发动机匹配，这一过程一直持续到样车试验阶段，与底盘工程设计同步进行。
白车身工程设计
在车身造型结构基础上进行。白车身指的是车身结构件以及覆盖件的焊接总成，是保证整车强度的封闭结构，包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在内的未经过涂装的车身本体，这些部件依使用三维数模软件构建，并进行材料的选择，工艺性分析、焊接、装配等分析。
底盘工程设计
底盘包括：传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统设计。主要工作包括：尺寸、结构、工艺功能及参数方面的定义、计算，根据计算数据完成三维数模；然后根据三维数模进行模拟试验及零部件的样品的制作；根据三维图完成设计及装配图。
内外饰工程设计
这些部件主要由配套生产厂家来做的。内饰件设计包括仪表板、方向盘、座椅、安全带、安全气囊、地毯、侧壁内饰件、遮阳板、扶手、车内后视镜等。外饰设计包括前后保险杠、玻璃、车门防撞装饰条、进气格栅、行李架、天窗、后视镜、车门机构及附件以及密封条。
电器工程设计
电器工程负责全车的所有电器设计，包括雨刮系统、空调系统、各种仪表、整车开关、前后灯光以及车内照明系统。
设计完成
经过以上各个总成系统的设计，工程设计阶段完成，最终确认整车设计方案。此时可以开始编制详细的产品技术说明书以及详细的零部件清单列表，验证法规。确定整车性能后，将各个总成的生产技术进行整理合成。
