Тематика научных исследований ИНЦ РАН соответствует основным направлениям научных исследований, определенных Уставом института, направлениям фундаментальных исследований, утвержденных Президиумом РАН, и Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг.

• исследование клеточного ядра и хромосом, их трехмерной организации, динамики и эволюции;
• исследование стволовых клеток, их направленной дифференцировки;
• исследование биологии клетки в культуре, создание новых клеточных линий;
• разработка клеточных технологий для заместительной тканевой и клеточной терапии, включая методы нанобиотехнологии;
• исследование клеток низших эукариот (протистов);
• исследование структурно-функциональной и молекулярной организации цитоплазмы и клеточных органоидов;
• анализ структурно-функциональной организации клеточных мембран и ионных каналов, внутриклеточной сигнализации и транспорта;
• изучение механизмов пролиферации, дифференцировки, малигнизации, подвижности и гибели клеток, эпигенетической изменчивости и наследственности;
• изучение структуры и функций субклеточных надмолекулярных комплексов.