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. Výskumné aktivity Oddelenia chemickej fyziky sa orientujú na transportné vlastnosti vodivých polymérov a sietí z uhlíkových nanorúrok, štúdium vzťahov medzi fyzikálnymi vlastnosťami, energetikou a štruktúrou prírodných a syntetických aromatických zlúčenín s potenciálnou antioxidačnou aktivitou a štúdium π-konjugovaných systémov metódou molekulovej dynamiky.

Súčasťou výskumnej činnosti oddelenia sú aj projekty ako napr. Konduktivita vodivých polymérov a sietí z uhlíkových nanotrubíc.