這一階段其實就是數模構建階段。在完成造型設計后，開始進入工程設計階段，工程設計是一個對整車進行細化設計的過程，各個總成分發到相關部門分別進行設計開發。工程設計階段主要包括以下幾個方面：

總布置設計

在前面的概念設計的總布置草圖上，進行細化，精確各部件的尺寸和位置。確定各部件的詳細結構、特征參數及質量要求。包括：發動機艙、底盤、內飾、外飾及汽車電器等布置圖。

車身造型數據

在油泥模型完成后，使用三維測量儀器對油泥模型進行測量，測量生成的數據稱為點云，工程師根據點云使用曲線軟件構建汽車產品的外形。“模仿”的車型則是，把別人的產品直接進行三維測量，形成“點云”數據，然后根據點云進行汽車產品的外形。

發動機工程設計

一般新車型的開發都會選用原有成熟的發動機動力總成，然后針對新車型的特點及要求，對發動機進行布置，并進行發動機匹配，這一過程一直持續到樣車試驗階段，與底盤工程設計同步進行。

白車身工程設計

在車身造型結構基礎上進行。白車身指的是車身結構件以及覆蓋件的焊接總成，是保證整車強度的封閉結構，包括發動機罩、翼子板、側圍、車門以及行李箱蓋在內的未經過涂裝的車身本體，這些部件依使用三維數模軟件構建，并進行材料的選擇，工藝性分析、焊接、裝配等分析。

底盤工程設計

底盤包括：傳動系統、行駛系統、轉向系統、制動系統設計。主要工作包括：尺寸、結構、工藝功能及參數方面的定義、計算，根據計算數據完成三維數模；然后根據三維數模進行模擬試驗及零部件的樣品的制作；根據三維圖完成設計及裝配圖。

內外飾工程設計

這些部件主要由配套生產廠家來做的。內飾件設計包括儀表板、方向盤、座椅、安全帶、安全氣囊、地毯、側壁內飾件、遮陽板、扶手、車內后視鏡等。外飾設計包括前后保險杠、玻璃、車門防撞裝飾條、進氣格柵、行李架、天窗、后視鏡、車門機構及附件以及密封條。

電器工程設計

電器工程負責全車的所有電器設計，包括雨刮系統、空調系統、各種儀表、整車開關、前后燈光以及車內照明系統。

設計完成

經過以上各個總成系統的設計，工程設計階段完成，最終確認整車設計方案。此時可以開始編制詳細的產品技術說明書以及詳細的零部件清單列表，驗證法規。確定整車性能后，將各個總成的生產技術進行整理合成。