Науковці Інституту проводять міждисциплінарні дослідження світового рівня в галузі сучасної хімії і хімічного матеріалознавства, створюють функціональні матеріали широкого спектра застосувань, нано- і супрамолекулярні системи, новітні хімічні теорії, підходи і методи.

Серед ключових наукових досягнень — розроблення стратегії хемокерованих циклоконденсацій, новий підхід до опису молекулярних кристалів на основі енергетичних векторних діаграм, розроблення флуоресцентних зондів і мітчиків для медичної діагностики та терапії. Інститутом створено низку лікарських засобів, що виробляються в Україні, а також розроблена нормативна документація у фармацевтичному секторі.

Серед перспективних напрямів — створення інноваційних високоефективних сорбентів і екстрагентів для селективного виділення токсичних речовин, мікроекстракційних систем на основі неіонних ПАР і евтектичних сумішей для аналітичної хімії, а також мікробіологічні дослідження.