天文与天体物理研究部
天文与天体物理研究部支持天体物理前沿重要领域的研究，涵盖系外行星/恒星、高能与多信使天体物理、星系与宇宙学等领域，包括理论/计算、观测及实验室天体物理。
目前，研究部重点研究领域包括：
- 星系与宇宙学：星系演化、宇宙大尺度结构、宇宙学
- 高能与相对论天体物理：致密天体（黑洞、中子星、白矮星）、引力波、粒子天体物理
- 系外行星与恒星：系外行星的发现与表征（含大气研究）、行星系统动力学与形成、恒星物理
- 等离子体天体物理：实验室天体物理、高能量密度等离子体
研究部还与粒子与核物理研究部在粒子天体物理、暗物质探测等基础物理前沿领域协同攻关。现有资源包括DESI、PFS、SKA及阿里原初引力波探测（AliCPT）等国际项目的观测数据使用权。正在青海建设一架4米光谱望远镜JUST（预计2026年首光），用于研究暂现源、宇宙学及系外行星。李政道研究所参与EHT（事件视界望远镜）、LHAASO（高海拔宇宙线观测站）、SWGO（南半球广延大气簇射观测站）等高能天体物理项目。计算资源包括研究部本地集群（384节点）。
天文研究部与交大天文系设有访问学者项目，每年组织专题研讨会与国际会议，营造活跃的学术氛围。研究部每年资助若干"李政道博士后"，并设立多项项目博士后岗位。
凝聚态物理研究部
基础凝聚态物理是在原子和亚原子粒子这样小尺度上研究自然的基础物理学的一个分支，包括原子和分子、凝聚态(材料)、原子核和基本粒子的性质。理解这些行为以及对物质本质的应用是定义人类文明的下一代技术的关键。
李政道研究所的凝聚态物理研究部计划在以下领域建立世界级的研究团队:
1、探索新物态：非平衡，开放系统，例如，时间晶体、光物质耦合系统，冷分子、具有非平凡拓扑和对称性的物态
2、理解和改进多体系统中的涌现现象的控制：分数统计的准粒子，任何子、非交换操作和长程纠缠、掺杂的莫特绝缘体，坏金属，和其他非费米液体行为的描述、非常规高温超导
3、新的实验、计算和理论能力
粒子与核物理研究部
上海李政道研究所粒子与核物理研究部包括实验组和理论组。实验组的研究项目包括暗物质直接探测Panda X、无中微子双β衰变等。理论组研究标准模型(SM)的检验，超越标准模型（BSM）的新物理，以及与宇宙学和天体物理学的结合。
暗物质
宇宙中存在几个可靠而独立的证据可证明暗物质的存在。暗物质贡献了目前宇宙中23%的能量密度。除了引力的相互作用外，人们对的暗物质特征一无所知，比如它的质量、与标准模型粒子的相互作用、自身的相互作用、种类数量等等。研究暗物质的性质仍然是现代物理学中最重要的任务之一。传统的暗物质探测策略有三种：直接探测、间接探测和对撞机搜索。李政道研究所的成员在这三个方向上都有重要的贡献。Panda X实验，是世界领先的暗物质直接探测合作组之一。它为暗物质与核子之间的相互作用强度提供了最佳的一类约束条件。除了上述传统的暗物质搜索，李政道研究所的成员也在积极寻找新的暗物质搜索策略。
TeV量级物理
经过几十年的探索，希格斯玻色子 (125GeV)最终于2012年在大强子对撞机（LHC）上被发现，这是粒子物理学的一个转折点。标准模型(SM)的粒子内容看似完整，但远非故事的结局。希格斯玻色子的发现为探索超越标准模型的新物理打开了一扇新的大门。希格斯场的真空期望值由费米常数v=246GeV确定，该常数设定了所有标准模型粒子的质量标度。然而，从朴素的场论期望，观察到希格斯粒子质量为125GeV的概率出奇的低，这通常被称为规范等级结构问题，而标准模型中物质粒子的质量谱是非常发散的，从173GeV的顶夸克质量到0.511MeV的电子质量，再到O (0.1 ev)的中微子质量。理解质量谜题是现代物理学面临的重大挑战之一。大型强子对撞机为研究规范等级结构问题提供了一个理想的环境，因为它的大部分解释都要求新粒子超越标准模型，出现TeV标度上。通过自上而下的方法，可以从某种紫外理论出发，研究预测的新粒子或新现象。另一方面，通过自下向上的方法，可以探索希格斯粒子特性与标准模型的偏差。理解新发现的希格斯玻色子 (125GeV)并寻找超越标准模型的新物理是当今粒子物理学的关键任务。李政道研究所的成员正在这一前沿领域积极工作。
工程技术部
为保障李政道研究所开展高水平科学研究，建设一支能够服务和支撑大科研团队、大科研项目的专业化技术支撑队伍至关重要。
根据研究所的发展规划,工程技术部主要负责大科学项目中仪器设备的研发、运维及管理，并在机械工程、电子技术、光学工程（激光技术）、微纳加工技术、计算机技术等通用技术方面对科研起到辅助与支撑作用。