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20世纪60年代初期西奥多·舒尔茨（Theodore W.Schults）人力资本理论（Human Capital Theory）的诞生奠定了教育经济学的发展基础，对于作为人力资本投资最主要形式的教育投资的收益问题的相关研究也进入了人们的视野。
人力资本理论为教育收益问题的研究提供了深厚的理论土壤，随着经济、社会的发展与研究的深入，筛选理论（Screening Theory）、专用性人力资本理论（Specific Human Capital Theory）与劳动力市场分割理论（Labor Market Segmentation Theory）等又被借鉴到了该问题的研究中来。这几个理论相互竞争，同时又相互配合，共同为教育收益问题的研究提供重要的理论支持。本书运用的理论主要有人力资本理论、筛选理论、专用性人力资本理论与劳动力市场分割理论，其中人力资本理论是本书最主要的理论基础。
20世纪60年代初，西奥多·舒尔茨提出了人力资本理论，后来加里·贝克尔（Gary S.Becher）、米尔顿·弗里德曼（Milton Friedman）、雅各布·明瑟（Jacob Mincer）等都为该理论的深化与发展做出了突出贡献。
在传统经济学中，人们只注重物质资本的投入和产出，虽然一些古典经济学家如亚当·斯密（Adam Smith）曾经指出教育能增加工人的生产能力，并认为对人的投资与对物质的投资一样都能推动生产力的提高且带来收益。到了20世纪60年代初期，人力资本概念才开始受到真正的关注。当代意义上的“人力资本”一词的使用可以追溯到1958年明瑟发表的《人力资本投资与个人收入分配》一文（Mincer，1958），该文首次运用理论模型对人力资本投资与个人收入差异之间的关系进行剖析。1960年舒尔茨在美国经济学会年会上发表了题为“人力资本投资”的会长就职演说，他指出“教育不能仅被看作是一种消费，更应该被看作是生产投资”，并明确提出人力资本是促进经济增长的主要原因。这次演说也被看作是教育经济学产生的标志。1962年贝克尔出版了《人力资本》一书，该书探讨了人力资本形成理论，并对教育和培训的收益率做了分析。同年，明瑟发表了《在职培训：成本、收益及意义》一文，对在职培训与个人收入的影响进行了系统的论述。舒尔茨（Schultz，1967）分析，“人们通过对自身的投资来提高其作为生产者和消费者的能力，而学校教育则是对人力资本最大的投资”。从那时起，人力资本的概念开始主宰了教育经济学，并对劳动力市场及其收益、工资决定、就业分配以及许多其他领域产生了重要的影响（Woodhall，1987）。
当“人力资本”一词刚被提出来时，许多人不能接受，认为这个提法包含了非人性的因素，将人当作了机器或奴隶。此前人们只是将土地、建筑物、工厂、机器、货币等当作资本，而不包括人的知识与能力。实际上“人力资本”这个概念，强调的是人力资本能带来预期收益。人力资本投资是富有成效的，因为它能迅速提高工人的技能。人力资本也提高了社会资源的适应性和分配的有效性。大多数实证研究中出现的实证规则是：受教育越多和培训越多的人越能适应变化（海克曼，2003）。因此，教育对个人在劳动力市场上的成功具有正向的促进作用。非常明显，如果教育能提高个人收入，劳动者将不惜进行教育投资（Polachek，2007）。人力资本理论的提出也使得不同形式资本投资之间的比较成为可能。
人力资本理论认为人力资本与其他类型的资本一样，可以通过教育、培训、医疗等投资途径来提高质量与生产水平，其中教育是人力资本形成的最主要途径。舒尔茨在1979年的获奖演说中强调了提升人口质量对促进经济发展与提高穷人福利的重要性，并且明确提出教育是提升人口质量的主要途径。
在人力资本理论的背景下，教育不再被看作是消费品，而是被当成为提高个人能力与社会生产力水平而必做的一项投资。贝克尔对人力资本投资概念做了开创性的研究。他认为就像企业对物质资本进行投资能产生几个时期的收益流一样，通过教育与培训形式对人力资本进行投资也能使个人在一定时期内获得收益。教育是能提高人作为生产者和消费者能力的一项投资，通过教育所获得的个人能力与生产力的提高将在劳动力市场上得到体现。人力资本理论认为，学校教育通过提供知识、技能和分析问题的方法提高了人们的收入水平和生产力水平（贝克尔，2007）。贝克尔认为来自人力资本的收入比来自非人力资本的收入在分配上要公平一些。教育可以增加个人收入、减少收入分配不平等，教育水平的提高会使因受教育不同而产生的相对收入差距逐渐缩小。人力资本投资还会产生溢出效应，提高他人的知识与能力，产生社会收益。人力资本投资还能降低失业率。国家之间收入水平的不同，能反映出它们之间人力资本积累及其对经济增长促进程度的差异。
明瑟首先对人力资本收益进行了实证研究。明瑟方法的提出拓宽了人们的研究视野与思路，它不仅为我们提供了个人教育、在职培训等收益的估算方法，还为我们提供了分析收入差距、收入增长、工作迁移、职业选择、失业问题等经济、社会问题的途径。因此，人力资本理论的产生与发展，使原本许多其他理论难以解释的问题得以解决，如为什么个人收入增速随年龄增长而降低？为什么年轻人比年长的人更倾向于人力资本投资？为什么工作迁移主要存在于年轻人之间？为什么学习会导致更多的学习，能力越高的人越乐于进行人力资本投资？为什么失业率与社会生产力水平呈反向变动？波拉切克（Polachek，2007）曾提出：“领悟了人力资本理论就把握住了社会科学的最核心，因为人力资本理论对人类福利背后的最基本问题做出了解释；充分理解收入是如何决定的，有助于政府推出有效措施来增加财富、减少贫困，最终引领国家走上经济增长与繁荣的道路。”
本书主要是在人力资本理论的框架下进行的。教育能够通过提升人力资本存量与水平来推动经济增长并提高个人收入等。工程教育是提高工程科技人力资本的主要手段，能为受教育个人与社会带来回报。本书中各教育收益率估算模型也均是建立在传统明瑟方法基础之上的。人力资本收益会对人力资本投资产生影响，工程教育收益的水平会影响人们对工程教育的选择，进而影响到工程教育的生源状况。