全书共九章。第一章主要描述优化设计数学模型建立相关的内容，第二、第三章分别介绍经典无约束优化方法和约束优化方法；第四章描述现代的元启发式优化方法；第五章介绍优化设计中难度较大的若干专门问题，包括嵌套优化，多学科优化、高维优化等方法；第六章介绍近几年发展迅猛的基于代理模型的优化方法；第七章介绍经典和现代多目标优化设计方法；第八章、第九章分别介绍水面船舶和水下航行器设计、建造中遇到的典型工程优化案例。