L'ENSEM offre une formation généraliste avec une spécialisation parmi trois filières proposées. À l'intérieur de chacune d'elles, l'étudiant choisit un parcours pour la troisième année :
- Filière Génie électrique :
- Parcours Électronique de puissance et commande (EPC),
- Parcours Convertisseurs électromécaniques et réseaux électriques (CERE).
- Filière Mécanique :
- Parcours Maîtrise des Transferts de Chaleur et de Matière (MTCM),
- Parcours Fluide - Modélisation et Calcul (FMC),
- Parcours Mécanique et ingénierie des solides et des structures (MISS).
- Filière Ingénierie des systèmes automatisés :
- Parcours Signaux, images, réseaux : application à la médecine (SIR, ou SIRAM),
- Parcours Systèmes embarqués réseaux temps réel (SERTR),
- Parcours Contrôle pilotage diagnostic sûreté (CPDS).
Depuis 2008, un nouveau parcours de 3 année existe à l'ENSEM : le Parcours Énergie. Il est disponible pour les élèves ayant choisi la Filière Génie Électrique ou la Filière Mécanique en deuxième année.
Le diplôme est le même, quelle que soit la filière de spécialisation : Ingénieur ENSEM.
Située depuis 1989 sur le plateau de Brabois à Vandœuvre-lès-Nancy, l'ENSEM est une école membre de l'Institut national polytechnique de Lorraine (INPL), première université technologique française. À sa création, les locaux de l'ENSEM étaient situés à la porte de la Craffe, à Nancy.
Recrutant sur les concours communs polytechniques, l'ENSEM a été classée 19 école d'ingénieurs de France par le magazine L'Expansion en 2004. Elle réserve aussi des places pour des élèves issus des classes préparatoires intégrées des Instituts nationaux polytechniques, la Prépa INP - CPP.