La investigación que se lleva a cabo en el ICMAB se puede considerar la vanguardia de la ciencia y de la tecnología de materiales y tiene como objetivo principal generar nuevos conocimientos y aportar nuevas soluciones y herramientas en este campo para contribuir al progreso de la industria y de nuestra sociedad en general.
El equipo humano del ICMAB lo integran 200 personas (incluyendo investigadores, estudiantes de doctorado y técnicos) que realizan una investigación dirigida al desarrollo de nuevos materiales funcionales y de nanomateriales con la ambición de que en el futuro estos avances se puedan implementar en diversos sectores industriales, de los que destacan tres.
•  Materiales para la electrónica y las ciencias de la información, en los que se incluyen materiales con propiedades magnéticas, ópticas, eléctricas y dieléctricas útiles para la transmisión, almacenaje y procesado de la información y con vistas a aplicaciones como sensores, detectores o generadores de energía fotovoltaica.
•  Materiales para el medio ambiente y la energía, en los que se incluyen materiales para la generación, almacenaje y utilización de energía, para catálisis y para aplicaciones como sensores, detectores o limitadores de corriente, entre otros.
•  Materiales para la biomedicina y la farmacia. Son de interés nuevos materiales biocompatibles, ya sean con finalidades terapéuticas o de diagnóstico.

Para ello, es preciso, también, realizar esfuerzos en actividades de carácter más transversal como son el desarrollo de nuevas metodologías de fabricación y procesado de materiales, y su caracterización estructural y funcional avanzada, como también el diseño de materiales y de sus propiedades a partir de la simulación.
Una de las principales misiones del ICMAB es la formación de personal especializado. Eso se consigue mediante la realización de tesis doctorales en el centro. Esta formación pretende dotar a estos jóvenes investigadores de las capacidades necesarias para convertirlos, en un futuro, en pioneros de la innovación, ya sea en el mundo académico o en el industrial. De hecho, un buen número de los 120 jóvenes investigadores que han realizado una tesis doctoral en el centro están actualmente trabajando en el sector industrial, favoreciendo así la colaboración del ICMAB y la industria. El ICMAB presta también apoyo a sus investigadores en la creación de empresas de base tecnológica.