计算机辅助设计(CAD)，也被称作计算机辅助设计和制图(CADD)，是指利用计算机（或工作站）来协助设计人员创建、修改、分析和优化设计。[1] CAD软件可以提高设计人员的工作效率和设计质量，以及文件信息的交互性，也可以用它创建一个工艺数据库。[2] CAD软件通常是输出一份电子文件，用于打印、加工或其他工艺操作。[3]
电子设计自动化（EDA）是CAD在电子系统设计领域的应用，CAD在机械设计领域的应用是机械设计自动化（MDA）和计算机辅助制图（CAD），即利用计算机软件绘制技术草图。[4]
在机械设计过程中，CAD软件用基于矢量的图形来描绘传统制图的对象，或者生成光栅图形来显示设计产品的整体外观。但是和手工绘制技术工程图一样，CAD制图需要的不仅仅只是能绘制出图形，还需要能根据应用的特定规则传递材料、工艺、尺寸和公差等信息。
CAD软件可用于设计二维空间中的曲线和图形，或者三维空间中的曲线、面和实体。[5]
CAD是一种重要的工业技术，被广泛地应用于汽车、船舶、航空航天、工业建筑设计和假肢等领域。CAD在数字内容创作(DCC digital content creation)领域也有广泛的应用，比如用于制作广告技术手册和和电影特效中的计算机动画。计算机的无处不在和强大意味着甚至香水瓶和洗发水分配器都是用20世纪60年代的工程师闻所未闻的技术设计的。由于其巨大的经济重要性，CAD已经成为计算几何、计算机图形学(硬件和软件)和离散微分几何研究的主要驱动力。[6]
物体形状的几何模型设计，有时也被称为计算机辅助几何设计(CAGD)。[7]
从20世纪60年代中期开始，随着IBM绘图系统的出现，CAD软件不仅提供用电子制图技术复制手工图的功能，还开始提供更多其他的功能，而且公司使用CAD的成本效益也变得显而易见。CAD绘图相较于手工绘图有自动生成物料清单，自动完成集成电路的布局和进行干扰检查等好处，CAD系统具有这些功能在现今人们眼里是理所当然的。现今CAD软件为设计者提供了工程计算的功能，在此之前，计算工作仍然是手工完成或者由那些能够运行计算机程序的人完成。CAD带给工程行业的是一次彻底的变革，它的出现使得绘图员、设计师和工程师三个角色开始融合，但它并没有让这三个职业消失，而是增强了从业者的工作能力。CAD是计算机开始对工业产生普遍影响的一个例子。当前CAD软件有基于矢量的二维绘图软件以及用于设计实体和面的三维建模软件。三维CAD软件可以对模型进行三维旋转操作，可以实现从多个视角来观察模型，甚至从内往外看。有些CAD软件还具有动态数学建模功能。
工具和机械产品的设计，以及从小型住宅类型(房屋)到最大的商业和工业结构(医院和工厂)的所有类型建筑的设计都用到了CAD技术。[8]
CAD主要用于物理部件的三维模型或二维图纸的详细工程设计，也用于从产品的概念设计和布局、组件的强度和动力学分析到部件制造方法的定义这一整个过程。CAD还可用于设计珠宝、家具、电器等物品。此外，现在许多CAD软件提供了高级渲染和动画功能，通过这一功能可以让工程师更好地察看他们自己设计的产品。4D建筑工程信息模型（4D BIM）是一种结合了项目进度、时间管理等信息的虚拟建筑工程仿真模型。
具有产品开发成本低、设计周期短等优点的CAD技术已经成为计算机辅助技术领域中一项特别重要的技术。CAD使设计人员能够在屏幕上布局和设计产品并保存以备将来编辑，需要时也可以将图纸打印出来，这样可以节省绘图时间。
CAD是工程师和设计人员使用的众多工具之一，它的使用方式也因用户的职业和软件类型的不同而有所差别。
CAD是产品生命周期管理(PLM)过程中整个数字产品开发(DPD)活动的一部分，因此CAD常与其他工具一起使用，这些工具可以是集成模块，也可以是独立产品，例如：
CAD还可用于精确创建环境影响报告编写中经常需要的照片模拟，在这些模拟中，预期建筑物的CAD模型被叠加到现有环境的照片中，以了解哪个区域可以用于建筑施工，建造了建筑物后环境将是什么样的。观景廊的潜在堵塞和阴影研究也经常需要使用CAD进行分析。
事实证明，CAD对工程师也很有用，工程师常使用四个属性，即历史，特征，参数化和高级约束。建模历史记录可用于查看模型局部区域的特征。参数和约束可用于确定不同特征的尺寸、形状以及其他属性。CAD软件还可用作各种测量工具，用于测量抗拉强度、屈服强度、电气或电磁特性，应力、应变、时序或元件在特定温度下受到的影响等。
现今有多种不同类型的CAD，[9] 每一种类型都要求操作员以不同的方式来思考如何使用它以及怎么用它来设计产品。
市面上有许多低端的二维CAD软件，包括许多免费的开源软件。这些软件可以让用户在绘图过程中不需要注意绘图比例尺和布局，因为在绘图过程最后可以根据需要来调整比例尺和布局，而在手工绘图过程中需要时刻注意这两个问题。
三维线框模型是二维图形在三维空间中的延伸（现在不常用）。每条线都必须手动插入到图中，最终产品没有质量属性，也不能对其直接添加像孔这样的特征。尽管许多三维软件允许用户使用线框模型来绘图，但用户还是喜欢用画二维图的方式来绘图。
三维实体的创建方式类似于操作现实世界中的物体（现在不常用）。基本的三维几何模型（棱镜，圆柱体，球体等）都可以在其上增加或减去实体积，就像组合或切割现实世界的中的物体一样，但通常不能使组件运动，不能设置运动限制或识别组件之间的干扰。对三维模型进行投影可以轻松生成二维投影视图。
三维实体建模的两种方式
高端系统能够将更多有机、美观和人体工程学特征融入到设计当中。自由曲面建模通常与实体相结合，以使设计者能够创建出符合人体形态和视觉要求以及能与机器接口的产品。
最初的CAD软件是用Fortran、ALGOL等计算机语言开发的，但是随着面向对象编程方法的发展，这种情况发生了根本的变化。现代典型的基于特征的参数化建模软件和空间自由曲面混合造型软件是基于一些具有应用程序接口（API）的C库开发的。一款CAD软件可以被看作是由图形用户界面(GUI)通过一个几何建模内核与非均匀有理样条（NURBS）几何或边界表示(B-Rep)数据交互而建立起来的。几何约束系统可用于管理几何图形之间的关联关系，比如草图中的线框几何图形之间或装配体中的零部件之间的关联关系。
这些关联关系造就了一种和需要花费时间来制造实体的物理原型不同的新的原型形式，称为数字原型。也就是说，在使用工业CT扫描机扫描物理原型之后，计算机可以利用扫描数据直接生成CAD模型。做设计时物理原型和数字原型的选用可以依需要而定。
现在已经有可应用于所有主要计算机平台的CAD软件（包括Windows，Linux，Unix和Mac OS X），有些CAD软件还支持多个平台。
目前，大多数CAD软件不需要特殊的硬件。然而，有些可以完成图形和密集型计算任务的CAD软件对硬件有所要求，因此在硬件选择上推荐使用现代显卡、高速(可能是多个)处理器和大量内存。
人机交互一般通过计算机鼠标实现，也可以通过笔和数字化图形输入板实现。在屏幕上对模型视图的操作有时也是用空间鼠标/空间球来完成的，有些软件也支持用立体眼镜来观察三维模型。像洞穴状自动虚拟系统（CAVE）或系留式头显显示器（HMDs）以及基于运动传感技术的交互式设备，这些在过去只出现在大型装置或专业应用中的科技产品现在已被用户所广泛使用。
CAD软件使工程师和建筑师能够在个人计算机上的集成图形用户界面（GUI）中设计、检查和管理工程项目。大多数CAD软件都支持用边界表示法（B-Rep）和非均匀有理B样条方法（NURBS）构造实体模型，并支持生成多种格式的CAD文件。几何建模内核是为CAD软件提供创建实体特征以及面特征功能的软件组件。
据市场统计，欧特克（Autodesk）、达索系统（Dassault Systems）、西门子（Siemens）和美国参数技术（PTC）等公司的商业软件垄断了CAD行业。[10][11] 以下是按使用率统计信息分组的主要的CAD软件列表。[12]
^Narayan, K. Lalit (2008). Computer Aided Design and Manufacturing. New Delhi: Prentice Hall of India. p. 3. ISBN 978-8120333420..
^Narayan, K. Lalit (2008). Computer Aided Design and Manufacturing. New Delhi: Prentice Hall of India. p. 4. ISBN 978-8120333420..
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^van Kooten, Michel (2011-08-23). "GLOBAL SOFTWARE TOP 100 – EDITION 2011". Software Top 100..
^List of mechanical CAD softwares, BeyondMech.
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