原子分子物理的研究主要在於分子與強雷射作用的非線性現象，主要是高階波激發以及游離電子，階波激發目前用來合成阿秒（attosecond）脈波，由於分子較原子有更多可以調控的物理參數，因此目前有相當廣泛的興趣，這兩方面的探討均有助於原子分子物理學的基本研究。另一研究是偶極性超冷原子之光物理，這種系統在2005年達成凝聚,包括孤粒子，集體震動，非線性能帶結構，超冷原子的統計力學，非線性方程Adomian解法，光脈波在超冷原子介質的傳遞等。

軟凝態物理主要在研究液體、過冷卻液態及玻璃態內粒子之動力學，以解釋液體的超快雷射光譜，非彈性中子及x光散射，目前研究的主要對象包括液態水及金屬液體。

低溫及介觀物理實驗室主要研究低維金屬及半導體結構的量子傳輸現象，電子相位相干時間的量測，奈米線的熱、電傳輸行為，隧道結的穿隧電流，低溫掃瞄穿隧顯微術，和奈米線及量子點的磁性質等。

有機半導體物理主要是從事於共軛聚合物之基於物理及半導體元件的研究。共軛聚合物是一類由碳鏈構成的有機半導體，由於特殊的物理性質，它被視為未來製作發光二極體、雷射、電晶體以及許多光電元件的新材料。

表面物理實驗室研究基礎表面物理、化學與材料現象的觀察、控制與量測。舉凡表面原子、吸附在表面的原子分子、及薄膜中原子的排列結構和電子組態、氣體吸附、熱逃脫、化學氣相沉基積長晶過程與技術等，均是研究的課題。

超導與磁性實驗致力於研究強關聯電子系統中的超導與磁性現象。近年來對諸多新穎超導體如MgB2、MgCNi3與NaxCoO2的超導機制作出世界性的貢獻，也對錳氧化物薄膜中的磁性進行了深入研究。

高能物理包括粒子天文物理及宇宙論，探討極高能量宇宙線之加速機制，能量測量，及相關極高能量微中子之偵測；發展高能量微中子天文學及核子反應器微中子振盪實驗研究。