FZJ izvaja raziskovalne programe, temeljno, aplikativno ter drugo znanstveno-raziskovalno in razvojno delo v skladu z nacionalnim raziskovalnim in razvojnim programom in skladno z usmeritvami znanstveno-raziskovalnega dela, ki ga sprejme Senat FZJ.
FZJ izvaja tudi drugo znanstveno-raziskovalno, razvojno in svetovalno delo po naročilu tretjih oseb.
Kot naročnik raziskovalnega in razvojnega dela lahko nastopa tudi FZJ.
Znanstveno-raziskovalno delo je organizirano v okviru inštitutov in na projektni osnovi v okviru raziskovalnih skupin in je temelj za kakovostno izvajanje študijskih programov FZJ in razvoj novih programov. Izvaja se v povezavi z drugimi institucijami.