Une poutre supporte des charges sur une portée. C'est un élément horizontal qui supporte le poids d'un plancher, d'un toit ou d'un pont. La charge s'exerce verticalement et la poutre y résiste. La partie supérieure de la poutre est soumise à la compression, la partie inférieure à la traction et la partie centrale résiste au cisaillement. C'est pourquoi une poutre est plus épaisse au centre et souvent effilée à ses extrémités. Les matériaux sont placés là où les forces sont les plus importantes.

Les poutres existent en de nombreux matériaux. Une poutre en bois est simple à couper et à assembler, mais sa portée est limitée. Une poutre en acier, comme une poutre en I ou une poutre à larges ailes, supporte des charges importantes sur de longues distances. Une poutre en béton armé combine la résistance à la compression du béton et la résistance à la traction de l'acier. Une poutre en bois d'ingénierie, comme le bois lamellé-collé ou le LVL, permet des portées plus importantes que le bois massif scié. Chaque type de poutre possède son propre rapport portée/hauteur, qui détermine la hauteur minimale requise pour une portée donnée.

La déformation est souvent un facteur plus déterminant que la résistance lors de la conception. Une poutre de plancher trop fléchie est instable et peut fissurer les finitions. Les normes de construction limitent la déformation à une fraction de la portée, généralement L/360 pour les planchers. Les assemblages sont également essentiels. Une poutre doit transmettre sa charge aux poteaux, aux murs ou aux linteaux. Un assemblage défectueux peut entraîner l'effondrement d'une structure par ailleurs solide. Les ingénieurs conçoivent ces assemblages avec soin, en utilisant des plaques, des boulons, des soudures et des étriers.