Theo Quyết định số 663/QĐ-TTg, mục tiêu của Đề án là phát triển Đại học Bách khoa Hà Nội thành cơ sở giáo dục đại học hiện đại, thuộc nhóm hàng đầu châu Á trong lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ; là trung tâm xuất sắc về đào tạo, phát triển tài năng, nghiên cứu và đổi mới sáng tạo giữ vai trò dẫn dắt trong hệ thống giáo dục đại học Việt Nam ở các ngành phục vụ phát triển công nghệ và công nghiệp chiến lược (bao gồm các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, an ninh mạng, chuỗi khối, điện tử, bán dẫn, chip, công nghệ số, robot và tự động hóa, năng lượng, môi trường, công nghệ sinh học, vật liệu tiên tiến...); đóng góp tích cực vào phát triển kinh tế-xã hội của Thủ đô Hà Nội, của vùng Đồng bằng sông Hồng và của cả nước.
Đề án đề ra mục tiêu, đến năm 2030, phấn đấu ít nhất 25% tổng số chương trình đào tạo giảng dạy bằng tiếng Anh; đào tạo ít nhất 8.000 kỹ sư, thạc sĩ, tiến sĩ trong các ngành phục vụ phát triển công nghệ và công nghiệp chiến lược; có từ 4 - 6 nhóm ngành/ngành được xếp hạng trong top 300-500 khu vực, thế giới; có ít nhất 6 sản phẩm được thương mại hóa thành công từ kết quả nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ của Đại học Bách khoa Hà Nội.
Định hướng đến năm 2035, Đại học Bách khoa Hà Nội là trung tâm nghiên cứu, đổi mới sáng tạo xuất sắc đứng đầu cả nước về khoa học, kỹ thuật và công nghệ, được xếp hạng 100-150 khu vực châu Á theo các bảng xếp hạng quốc tế uy tín.
Đến năm 2045, Đại học Bách khoa Hà Nội thuộc nhóm 100 trường hàng đầu châu Á trong lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ.
Cũng theo đề án, sẽ mở rộng không gian Đại học Bách khoa Hà Nội, hiện đại hóa hạ tầng kỹ thuật và cơ sở vật chất ngang tầm khu vực.
Cụ thể, đầu tư xây dựng đồng bộ cơ sở 2 địa bàn huyện Văn Giang (tỉnh Hưng Yên), mở rộng diện tích và không gian phát triển Đại học Bách khoa Hà Nội tại tỉnh Hưng Yên; đầu tư xây dựng Trung tâm đổi mới sáng tạo của Đại học Bách khoa Hà Nội và phát triển thành Trung tâm đổi mới sáng tạo của Thủ đô Hà Nội. Hoàn thiện mô hình phát triển Đại học Bách khoa Hà Nội theo hướng tự chủ, hiện đại.
