4つの実験部門と4つの研究施設、及び理論部門から構成され、実験グループと理論グループが密接に協力しながら物質科学の基礎的研究を進めているのが特徴です。実験部門は、新物質科学、ナノスケール物性、極限環境、先端分光の各部門から成り、大学の研究室より大規模な装置を駆使して、超高圧、超低温、超強磁場を組み合わせた極限環境や、極短パルス光、ナノスケール回路などを作り出し、多様な物性の研究を進めています。また、東海村の原子炉を使う中性子科学研究施設や筑波のフォトンファクトリーを使う軌道放射物性研究施設、新奇物質の設計・合成・評価を有機的に連携させながら新物質開発を目指す物質設計評価施設、および最先端の強磁場発生技術を核として広範囲な強磁場科学の研究の推進を目指す国際超強磁場科学研究施設をかかえ、全国の物性科学のセンター的役割も果たしています。