光学天文研究部依托国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）等国内外先进光学观测设备，在恒星和行星系统、银河系和近场宇宙、观测宇宙学、时域天文等前沿领域取得重要突破。以解决天体物理中的重大问题所需的光学关键技术为目标，开展原创性新技术研究，推动我国光学天文前沿科学研究和先进技术的交汇融合发展，成为在国际上有影响力的光学天文研究力量。

　　射电天文研究部依托国家重大科技基础设施“中国天眼”（FAST）等先进射电天文观测设备，开展脉冲星、中性氢、星际介质及恒星形成、宇宙磁场、引力波探测、暂现源等前沿科学研究；探索射电天文观测方法及相关前沿技术，如天线技术、高性能接收机和后端信号处理技术，打造射电天文超大数据处理和计算平台；推进SKA工程和国际合作，力争成为国际著名射电天文研究高地。

　　星系宇宙学研究部针对宇宙的起源与演化、暗物质与暗能量属性、星系形成与大尺度结构、黑洞与引力波等当代天文学和宇宙学中的重大前沿科学问题，综合运用多种观测数据和计算天体物理方法，开展原创性、前瞻性和基础性研究。星系宇宙学研究部研制了21CMA、天籁阵列、水切伦科夫宇宙线探测器、鸿蒙超长波天文阵列样机等多种重要观测和实验设备，并利用南极和西藏的优越条件开展多项天文实验和观测研究。研究部深度参与了平方千米阵SKA、暗能量巡天DESI、三十米望远镜TMT等国际大科学项目合作，开展相关科学预研究，建设SKA先导试验系统。

　　太阳物理研究部通过自主研发具有国际先进水平的设备，同时结合国内外其他多种探测手段，对发生于太阳大气的各种活动过程进行高水平的观测和系统性研究，探索太阳活动的起源、发生和发展规律，揭示其中的新物理过程，并为研究其他天体激变现象提供引导；了解太阳活动对日地空间和人类生存环境的作用和影响，建立太阳活动预报模型，并为国家重大空间计划和国家安全做出贡献，成为一个具有很强知识创新能力、在国际上拥有重要影响、并在太阳物理和日地空间环境研究方面具有关键性作用的科研团队。

　　空间科学研究部面向国家重大空间天文需求和天文科学前沿，开展空间天文前沿科学和关键技术应用研究。主要研究方向包括宇宙大尺度结构与巡天、黑洞天体物理、多波段时域天文、空间光学载荷技术、软X射线聚焦成像技术、光干涉和稳像技术、焦面探测器技术和科学地面系统技术。承担爱因斯坦探针（EP）、中法天文卫星（SVOM）、中国空间站望远镜（CSST）巡天相机模块等空间天文卫星项目，形成了一支具有一定国际影响力的高水平研究队。

　　月球与深空探测研究部以月球和行星探测为研究目标，承担月球和深空探测地面应用系统研制建设与运行等国家任务。开展月球与行星探测的理论、技术、数据处理与应用相关研究，在月球与行星探测科学目标和有效载荷需求论证，月球与行星的遥感和无线电探测的理论与方法、行星物理、行星地质、月球样品和地外样品研究、天体化学与比较行星学等研究领域取得重要突破，已成为集基础和应用研究、航天工程型号任务研制、业务运行和技术支撑为一体的综合性研究中心。

　　应用天文研究部面向国家重大空天安全方面的重大需求，开展我国空间碎片监测、预警、应对突发事件等方面的技术研究，为保障我国航天器在轨运行安全、支撑我国航天的国际交流与合作等提供服务。推动基于通信卫星导航、导航通信一体化和强抗干扰导航的创新发展，在国家综合PNT（Positioning, Navigation and Timing）体系框架下，研发导航通信一体化、强抗干扰导航、隐蔽导航和自主导航的应用系统，并开展天基通导遥智综合信息系统、宇宙时空导航系统的理论探索和应用研究。