As diferentes ações de Pesquisa e Desenvolvimento do CNPEM buscam posicionar o Brasil na fronteira do conhecimento a partir do fortalecimento e ampliação da infraestrutura de pesquisa instalada em território nacional, viabilizando seu acesso por diferentes atores do Sistema Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação. Os atuais desafios científicos e tecnológicos também são encaminhados por meio programas de pesquisa realizados em parceria com instituições nacionais e internacionais, de caráter acadêmico e empresarial, em temas como Energia e Materiais Renováveis, Agricultura, Meio Ambiente, Saúde e Tecnologias Quânticas. Finalmente, o CNPEM reforça seu compromisso em manter e desenvolver continuamente métodos e técnicas experimentais que habilitam aplicações transversais às pautas temáticas prioritárias do Centro.