La investigación básica, tradicional en la institución desde sus comienzos, tiene como metas la ampliación del conocimiento y la práctica del método científico. Los programas de investigación aplicada, por su parte, procuran dar apoyo científico y tecnológico tanto a la industria estatal como a la privada. Las disciplinas abarcadas en ambas actividades son las siguientes: física de sólidos, ciencia y tecnología de materiales, física de neutrones, física atómica, termodinámica y física teórica.
Las actividades en ingeniería nuclear están dirigidas a la obtención de tecnología nuclear propia. Las actividades de investigación y desarrollo en esta área se centran alrededor del reactor experimental [[RA-6]], de 500 [[kW]] de potencia. En este reactor se realizan experimentos con neutrones que incluyen la irradiación y activación radiactiva de materiales. Existen asimismo grupos de trabajo dedicados al cálculo de reactores y de diseños mecánicos afines.
Entre los frutos importantes del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro se cuentan el personal que se capacita, los trabajos científicos que se generan y la transferencia de tecnología que se hace a la industria. La institución ha sido además cuna de dos importantes empresas de tecnología con sede en Bariloche, [[INVAP]] y ALTEC. Se cierra así el ciclo que va de la investigación básica a la aplicada, y de ésta a la producción de bienes y servicios técnicos.