Es handelt sich um einen anerkannten Ausbildungsberuf nach dem Berufsbildungsgesetz und ist dem Berufsfeld Metall zugeordnet.
Die 3 1/2-jährige Ausbildung erfolgt überwiegend im Ausbildungsbetrieb und in der Berufsschule.

Während der Ausbildung lernen die Auszubildenden beispielsweise im 1. Ausbildungsjahr (berufliche Grundbildung):

• Planen und Organisieren der Arbeit, Bewerten der Arbeitsergebnisse
• Unterscheiden, Zuordnen und Handhaben von Werk- und Hilfsstoffen
• Herstellen, Montieren und Demontieren von Bauteilen, Baugruppen und Systemen
• Prüfen von Bauteilen und Baugruppen 
• Anfertigen von Bauteilen mit unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren
• Warten von Betriebsmitteln
• Instandhalten von Bauteilen und Baugruppen

• Erprobung und Übergabe
• Anschlagen, Sichern und Transportieren
• Steuerungstechnik
• Kundenorientierung
• Programmieren von Maschinen und Anlagen 

Im 3. und 4. Ausbildungsjahr lernen die Auszubildenden außerdem:

• Geschäftsprozesse und Qualitätssicherungssysteme im Einsatzgebiet

Werkzeugmechaniker/innen arbeiten in Werkstätten, Werk- und Produktionshallen. Während sie sich bei der Arbeit an Werkzeugmaschinen mit Schutzkleidung, Handschuhen und teilweise auch Schutzmasken gegen Metallspäne und Metallstaub schützen, ist beim Schweißen das Tragen von Schutzbrillen Pflicht. Sie kooperieren mit vor- und nachgelagerten Bereichen im Betrieb und wirken so an der Einhaltung von Qualitätsstandards und an der kontinuierlichen Verbesserung von Prozessabläufen mit.

Werkzeugmechaniker/innen bearbeiten Metall z. B. durch Bohren, Fräsen, Drehen, Schleifen, Feilen und Hämmern. Dabei haben sie vorgegebene Maße sehr genau einzuhalten. Mit Mess- und Prüfgeräten kontrollieren sie Maße im Bereich von wenigen tausendsten Millimetern. Neben traditionellen manuellen Bearbeitungsmethoden setzen sie vermehrt CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen ein, die sie auch selbst programmieren. Einzelteile montieren sie zu fertigen Werkzeugen und prüfen diese auf korrekte Funktion. Über die Prüfergebnisse erstellen sie Berichte und Abnahmeprotokolle. Sie warten und reparieren auch beschädigte und verschlissene Werkzeugteile.

Mit dem erfolgreichen Abschluss der Berufsausbildung ist die berufliche Bildung für Werkzeugmechaniker/innen jedoch nicht beendet. Die industrielle Metallbearbeitung ist von stetigen Weiterentwicklungen und Veränderungen geprägt. Um mit den Entwicklungen Schritt halten zu können, ist Weiterbildung wichtig. Durch Seminare zu Themen wie Metallumformung und Programmierung von CNC-Maschinen können sich Fachkräfte beruflich auf dem Laufenden halten.

Weiterbildung ist auch der Schlüssel zum Aufstieg in leitende Funktionen. Nach entsprechender Berufspraxis können Werkzeugmechaniker/innen z. B. die Prüfung als Industriemeister/in der Fachrichtung Metall ablegen, sich zum Werkzeugbautechniker/in fortbilden oder eine Fortbildung mit dem Abschluss Technische/r Fachwirt/in absolvieren.