L'Ensmm héberge différentes équipes de l'Institut FEMTO-ST (Franche-Comté Électronique, Mécanique, Thermique et Optique — Sciences et Technologies) : l'équipe TF (Temps-Fréquences), l'équipe AS2M (Automatique et Systèmes MicroMécatroniques) et une partie des équipes DMA (Mécanique Appliquée) et MN2S (Micro Nano Sciences et Systèmes). Précédemment, l'Ensmm accueillait trois laboratoires : le Laboratoire d'Automatique de Besançon (LAB), le Laboratoire de Microanalyse des Surfaces (LMS) et le LCEP (Laboratoire de Chronométrie Electronique Piézoélectricité).
L’ENSCCF propose des formations d’ingénieurs habilitées par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche après l’avis de la Commission des titres d'ingénieur.
Il existe deux manières d'intégrer l'ENSMM dans le cadre d'une formation initiale :
La formation se déroule sur six semestres : trois de tronc commun (1e et 2e années), un de spécialisation ou d'option (3e année) et deux de stage (2e et 3e années).
Le tronc commun permet à l'élève d'acquérir des notions de base en conception mécanique, fabrication et microfabrication, en mécanique du solide et des milieux déformables, en calcul de structures et vibrations des systèmes discrets, en science des matériaux (traitements des métaux, etc.), en informatique (programmation), en automatique, en électronique analogique et numérique, en traitement du signal, en optique géométrique et ondulatoire, mais aussi en langue vivante (deux sont obligatoires dont l'anglais et au choix l'allemand, le chinois, l'espagnol, le francais langue étrangère, l'italien, le japonais), en sciences humaines et sociales et en économie d'entreprise.
En 2e année, un parcours de découverte permet en outre d'aborder, au choix, deux thèmes : la mécanique et les matériaux d'une part, l'électronique, l'automatique et l'optique d'autre part. Le choix de cet itinéraire ne conditionne pas le choix de l'option de troisième année. L'étudiant ayant choisi l'option mécanique et matériaux pourra étudier trois matières parmi les vibrations des milieux continus, la mécanique des fluides, la conception de MEMS, les matériaux haute performance (biomatériaux, polymères à haute performance, composites, nanotubes de carbone, etc.) ou encore l'étude des surfaces ; l'étudiant qui a choisi l'option EAO pourra quant à lui choisir entre l'électrotechnique (électronique de puissance, moteurs...), l'électronique numérique, l'automatique avancée, la programmation orientée objet et l'optique instrumentale. Durant un semestre, l'étudiant réalise un stage ingénieur "débutant" dans le milieu industriel.
En 3e année, enfin, l'étudiant pourra orienter la totalité de ses études techniques vers l'un des 9 thèmes suivants :
Les élèves ont également la possibilité d'effectuer leur 3ème année dans tout autre établissement du réseau Polyméca à savoir : Enscil (Limoges), Ensi Bourges, Ensiame (Valenciennes), Ensieta (Brest), Ensma (Poitiers), SUPMECA (Paris, Toulon).
Chaque année, un nombre croissant d'élèves effectue une partie de sa scolarité à l'étranger (stage industriel ou en laboratoire, semestre ou année de cours académiques). Il est également possible d'obtenir un double diplôme (diplôme d'ingénieur Ensmm et diplôme du'un établissement étranger tel que la Fachhochschule Karlsruhe, Politecnico di Torino, Universitat Catalunya Barcelona ou bien encore Tokyo Denki University.
Il est possible d'obtenir tout ou partie du diplôme d'ingénieur Ensmm par l'intermédiaire de la procédure de Validation des acquis de l'expérience.
Les salariés ayant justifié d'au moins années d'expérience professionnelle ainsi que d'une formation diplomante niveau premier cycle universitaire dans le domaine des sciences de l'ingénieur peuvent postuler à une formation continue de trois semestres à l'ENSMM en partenariat avec l’Institut des techniques d'ingénieur de l'industrie, validés par un quatrième semestre de projet de fin d'études. L'admission se fait sur dossier et après entretien.
Les titulaires d'un BTS, d'un DUT ou d'une Licence peuvent, s'ils ont moins de 26 ans, effectuer six semestres en alternance à l'ENSMM. L'admission se fait sur dossier et après entretien. Deux spécialités existent : depuis 2004 spécialité mécanique (ingénierie des systèmes de production mécanique et microtechnique) et à partir de septembre 2010 microtechniques & design (luxe & précision). Cette formation accueille chaque année 28 élèves dans la 1ère spécialité, 14 dans la seconde.
L'école propose également deux master spécialité Génie industriel et innovation et Mécanique, Mécatronique, Microsystèmes et Ingénierie.