هندسة المكامن (بالانجليزية: Reservoir engineering) هي فرع من فروع هندسة البترول، والتي تتمثل بتطبيق المبادئ العلمية على تدفق الموائع بالنفاذ عبر وسط مسامي أثناء عملية تطوير وإنتاج خزانات النفط والغاز، وذلك للحصول على انتعاش اقتصادي مرتفع. أدوات العمل المستخدمة في هندسة المكامن هي الجيولوجيا تحت السطحية والرياضيات التطبيقية والقوانين الأساسية للفيزياء والكيمياء التي تحكم سلوك المراحل السائلة والبخارية للنفط الخام والغاز الطبيعي والماء في صخور الخزان. من الأمور ذات الأهمية الخاصة لهندسة المكامن إنشاء تقديرات دقيقة للاحتياطيات لاستخدامها في إعداد التقارير المالية إلى لجنة الموارد المالية والبورصات والهيئات التنظيمية الأخرى.
تشمل المسؤوليات الوظيفية الأخرى هيكلة الخزانات الرقمية والتنبؤ بالإنتاج واختبار الآبار وحفرها وتخطيط صيانتها والهيكلة الاقتصادية وتحليل درجة الحرارة والحجم والضغط لسوائل الخزان. كما تلعب هندسة المكامن دورا رئيسيا أيضا في تخطيط تطوير الحقول والتوصية بمخططات استنزاف الخزان المناسبة والفعالة من حيث التكلفة مثل تدفق المياه أو حقن الغاز لتحقيق أقصى استفادة من استرداد الهيدروكربون. وبسبب التغييرات التشريعية في العديد من البلدان المنتجة للهيدروكربون، فهي تشارك أيضا في تصميم وتنفيذ مشاريع عزل الكربون من أجل تقليل انبعاث غازات الدفيئة.