本书适应高校创新实践教学改革的需要，力争实现理论教学和实践教学有机结合，大力推进以学习者为中心的先进教学理念，培养学生的团队精神和科学创新精神，从而构建群体创新人才培养模式。本书在第1版的基础上进行了修订，新增了紧束缚密度泛函方法、电磁散射控制材料雷达散射截面计算、机器学习与材料智能设计以及大量的计算案例等内容。全书系统地介绍了计算材料学的发展现状、主要理论框架和设计实践方法，结合典型案例阐述设计流程、建模方法、算法实现、数值处理技巧及其应用特色。全书共分11章，包括计算材料学导论、密度泛函理论基础、赝势平面波方法（Ⅰ）、赝势平面波方法（Ⅱ）、全势线性缀加平面波方法、紧束缚密度泛函方法、分子动力学方法、第一性原理分子动力学方法、蒙特卡罗方法、宏观尺度计算方法与电磁散射控制材料设计以及机器学习与材料智能设计。本书各章设有实践指南，并配有习题，以帮助学习者巩固学习重点。本书还包括多篇附录。
本书可作为普通高等学校电子信息类、材料类、物理类和化学类等专业高年级本科生相关课程的教材及研究生的教学参考书，也可作为从事相关领域研究的科研工作者的参考书。