Ústav rozvíja najmä tieto oblasti výskumu: metódy magnetickej rezonancie (EPR a NMR), elektrické vlastnosti vodivých polymérov a uhlíkových nanorúrok, molekulová destilácia a alternatívne palivá, röntgenová štruktúrna analýza monokryštálov, teoretická a počítačová chémia, termická analýza a chemická kinetika.

Súčasťou výskumnej činnosti oddelenia je aj riešenie projektov ako napr. Elektrónová štruktúra - prostriedok k pochopeniu chemických a fyzikálnochemických vlastností, Fotoindukované procesy prírodných a syntetických heterocyklických zlúčenín s biologickým impaktom, alebo Poznaním detailov elektrónovej štruktúry k interpretácii a predikcii fyzikálno-chemických vlastností látok.