Затяжная окопная война Первой мировой войны потребовала от военных инженеров всех традиционных навыков осадного дела. Для обслуживания передовых частей были построены траншейные трамваи и легкие железные дороги. Для маскировки орудийных позиций, складов и передвижения войск от вражеского наблюдения были реализованы крупные камуфляжные проекты. Горные и контрминные работы проводились в невиданных ранее масштабах. Величайшим достижением стал подрыв в июне 1917 года британскими саперами более 1 000 000 фунтов (450 000 кг) взрывчатки, заложенной в 16 камер глубиной 100 футов (30 м), которая полностью уничтожила Мессинский хребет в Бельгии и нанесла 20 000 немецких потерь.
Сфера применения военной сигнализации чрезвычайно возросла и достигла таких размеров и сложности, что после окончания Первой мировой войны военные инженеры по телекоммуникациям стали отдельным корпусом во всех армиях. Были разработаны новые методы фиксации позиций вражеских орудий. Развивалось составление карт с помощью аэрофотоснимков (фотограмметрия). Были созданы полевые типографии для выпуска огромного количества карт районов боевых действий, а для карт, охватывающих весь театр военных действий, была введена система сетки.
В 1930-х годах французские военные инженеры спроектировали и построили «Линию Мажино» — якобы неприступную оборонительную систему, защищавшую общую границу Франции с Германией и Люксембургом. Военные инженеры Второй мировой войны сталкивались и решали проблемы такого масштаба и характера, с которыми раньше не сталкивались. Из-за важности воздушной мощи пришлось построить сотни аэродромов и взлетно-посадочных полос, часто в спешке и под обстрелом. Амфибийные операции, предполагающие высадку войск на враждебный берег, были сопряжены с целым рядом инженерных проблем, от подводного разрушения препятствий до быстрого строительства доков с открытым берегом, таких как сборная гавань Малберри, использовавшаяся для обеспечения высадки в Нормандии в 1944 году. Для амфибийных операций союзников было разработано специальное оборудование, в том числе бронированные инженерные машины, которые должны были быть способны вброд добираться до берега с десантных кораблей. На внутренних территориях были разработаны новые и более прочные типы временных мостов для обеспечения прохода танков и другой тяжелой бронетехники.
Миноискательство — это отрасль военно-инженерного дела, значение которой возросло в XX веке. Плавающие подводные мины впервые были использованы для уничтожения кораблей в XIX веке и получили широкое применение в Первой мировой войне во время битвы за Атлантику. Противотанковые мины стали широко применяться во Второй мировой войне и превратились в основное препятствие для передвижения бронетанковых войск. Были разработаны специальные методы и оборудование для постановки мин, обнаружения мин, прорыва и разминирования минных полей.
Одним из самых выдающихся военно-инженерных подвигов во время войны стало строительство в 1944 году союзными войсками дороги снабжения от Ледо (Индия) до Бирманской дороги в точке, где она все еще находилась в руках китайцев. Эта дорога Стилвелла (первоначально Ледо) была открыта в январе 1945 года, имела длину 478 миль (770 км) и пролегала через горы, болота и джунгли. Самыми важными укреплениями войны были те, которые Германия построила вдоль побережья северной Франции в 1942-44 годах, чтобы противостоять вторжению союзников через Ла-Манш. Однако самой крупной задачей, выполненной военными инженерами во время Второй мировой войны, был Манхэттенский проект, в рамках которого были созданы атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Для этого грандиозного проекта были привлечены как гражданские ученые, так и инженеры, успех которого послужил образцом для последующих крупномасштабных правительственных проектов с участием многих ученых и инженеров разных специальностей.
Во второй половине XX века военные инженеры отвечали за строительство командных и контрольных объектов, таких как высеченный в граните комплекс в Шайенн-Маунтин, Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, США, в котором находится оперативный центр Командования воздушно-космической обороны Северной Америки (более известного как NORAD) и других аэрокосмических подразделений.
