A infraestrutura laboratorial do PPGMEC é composta por 16 unidades de apoio à pesquisa, incluindo o centro multiusuário CEMTEC, três centros de pesquisa (CTM, CEA e CPH) e 12 laboratórios de ensaios e experimentação em engenharia. Além disso, há mais de oito salas de computação com recursos voltados à simulação de fenômenos, com softwares como Ansys-CFX, Abaqus, OpenFoam e Star-CCM.

O Centro de Tecnologia da Mobilidade (CTM) e o Centro de Estudos Aeronáuticos (CEA) viabilizam o desenvolvimento de pesquisas de alto nível nas áreas de propulsão automotiva e aeronaves de pequeno porte. O Centro de Pesquisas Hidráulicas e Recursos Hídricos (CPH) é o maior espaço laboratorial da Escola de Engenharia da UFMG, reunindo projetos em geração de energia, impacto ambiental, sistemas hidráulicos e turbomáquinas. O Laboratório de Biocombustíveis foca no desenvolvimento de combustíveis alternativos para veículos terrestres. O Laboratório de Soldagem, Simulação e Robótica (LRSS) apresenta infraestrutura de destaque nacional em automação de processos de soldagem. O Laboratório de Bioengenharia (LABBIO) e o Laboratório de Biomecânica (MecBio) oferecem suporte a projetos em tecnologias assistivas, biomecânica e modelagem de sistemas biológicos. O Laboratório de Acústica e Vibrações e o Grupo de Dinâmica de Rotores possibilitam pesquisas em vibrações mecânicas, acústica aplicada e dinâmica de máquinas rotativas. O Laboratório de Acústica e Vibrações em Seres Humanos (GRAVIsh) se dedica à pesquisa sobre os efeitos da vibração mecânica em seres humanos, além dos efeitos de ruído nesta população. Pesquisas em processos de fabricação e manufatura avançada são desenvolvidas no Laboratório de Usinagem e Automação e no Grupo de Inovação e Tecnologia em Materiais. Os Laboratórios de Refrigeração Avançada, Bombas de Calor e Termometria são dedicados à pesquisa em fluidos refrigerantes, instalações termomecânicas e termodinâmica aplicada. O Laboratório de Sistemas Térmicos Emergentes (StreamLab) atua na área de reaproveitamento e recuperação de energia, sistemas de conversão termomagnéticos e magnetocalóricos, sistemas de termoacumulação de energia, avaliação e caracterização de materiais com mudança de fase (PCM). O Núcleo de Excelência em Aproveitamento de Resíduos Sólidos reúne pesquisas sobre reaproveitamento de resíduos. Estudos na interface com a Engenharia de Materiais contam com o suporte dos Laboratórios de Conformação de Chapas e de Corrosão e Engenharia da Superfície. O Laboratório de Nanocompósitos abriga pesquisas em nanotecnologia e novos materiais.