Instytut prowadzi badania podstawowe i stosowane w dziedzinie fizyki. Korzystając z najnowszych osiągnięć technologii i informatyki badamy strukturę materii i własności oddziaływań fundamentalnych od skali kosmicznej po wnętrza cząstek elementarnych.
Wyniki badań – obejmujących fizykę i astrofizykę cząstek, fizykę jądrową i oddziaływań silnych, fazy skondensowanej materii, fizykę medyczną, inżynierię nanomateriałów, geofizykę, biologię radiacyjną i środowiskową, radiochemię, dozymetrię oraz fizykę i ochronę środowiska – w ostatnich latach są przedstawiane w ponad 450 artykułach publikowanych w recenzowanych czasopismach naukowych.
Częścią Instytutu jest nowoczesne Centrum Cyklotronowe Bronowice, unikalny w skali europejskiej ośrodek obok badań naukowych zajmujący się terapią protonową nowotworów.
W kategoryzacji MNiSW Instytut został zaliczony do kategorii naukowej A+ w grupie nauk ścisłych i inżynierskich.