Институт ведет фундаментальные научные исследования и прикладные разработки по двум основным направлениям.
Технологические лазеры, лазерно-компьютерные системы и технологии обработки перспективных материалов:
- технологические СО -лазеры с высоким качеством излучения большой мощности;
- лазерные системы диагностики и обработки перспективных материалов.
Лазерно-информационные технологии:
- методы и интеллектуальные лазерные системы синтеза трехмерных объектов сложной топологии по компьютерным моделям и топографическим данным (лазерная стереолитография);
- фундаментальные проблемы создания базовых элементов и материалов для многоволновых оптических информационных сетей (лазерно-информационные микротехнологии);
- методы и системы адаптивной оптики в обработке информации;
- оптико-информационные методы исследования биообъектов разного уровня иерархии и биосферы; лазерные медицинские системы.