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.
Основными направлениями фундаментальных и прикладных научных исследований института являются:
- 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.