1993年单忠德从西安理工大学材料科学与工程学院毕业  ；1996年获得西安理工大学硕士学位；2002年获得清华大学机械工程系博士学位  ；2003年至2006年在清华大学工业工程系做博士后研究；2013年入选国家科技部科技创新领军人才；2014年被任命为机械科学研究总院副院长；2015年获得国家杰出青年科学基金资助；2018年担任机械科学研究总院集团有限公司副总经理；2019年当选中国工程院院士。2020年任南京航空航天大学校长。
单忠德主要从事先进制造技术及机电设备开发、机械工业节能减排与绿色制造研究。2020年5月，被授予“第二届全国创新争先奖状”荣誉称号。