Ústav fyzikálnej chémie a chemickej fyziky patrí medzi najproduktívnejšie ústavy STU. Členovia ústavu ročne publikujú približne 50 karentovaných publikácií a ich práce sú každoročne citované asi 2400 krát. Na samotnom ústave pôsobí mnoho špecializovaných výskumných skupín, medzi ktoré patria hlavne skupina EPR spektroskopie, skupina teoretickej a výpočtovej chémie a skupina termickej analýzy. Okrem toho sú na ústave aktívne aj skupina RTG analýz, skupina elektrických vlastností materiálov a skupina výskumu alternatívnych palív a zhodnocovania druhotných surovín.
Objektom výskumu sú napríklad organické molekuly s potenciálnym použitím v senzorike a optoelektronike, prírodné a priemyselne vyrábané liečivá, antioxidanty, či moderné materiály pre katalýzu. Skupina EPR spektroskopie sa zameriava na výskum štruktúry a reaktivity paramagnetických zlúčenín v chemických, biologických a fotochemických systémoch s dôrazom na oblasť radikálovej chémie. Medzi významné patrí napríklad štúdium procesov, ktoré vznikajú pri fotochemickej aktivácii celej palety biologických aktívnych látok, ako aj štúdium fotoindukovaných procesov v heterogénnych suspenziách fotokatalyzátorov. Výrazné vedecké úspechy má aj štúdium oxidačného stresu a jeho vplyv na celú paletu chorôb. Veľká časť výskumov sa orientuje aj na sledovanie oxidácie a redukcie vybraných redoxne aktívnych koordinačných zlúčenín a materiálov pre optoelektroniku pomocou unikátnej in situ EPR/UV-vis-NIR spektroelektrochémie. Skupina teoretickej a výpočtovej chémie má za hlavnú prioritu teoretickú predikciu a interpretáciu experimentálnych výstupov zo spolupracujúcich vedeckých skupín doma aj v zahraničí. Skupina RTG analýz, ktorá sa venuje okrem štruktúrnych analýz aj štúdiu nábojových hustôt s pomocou difrakcie röntgenového žiarenia, čo umožňuje získanie a vyhodnocovanie distribúcie elektrónovej hustoty v molekulách. Okrem štúdia prírodných alebo syntetických zlúčenín, ktoré sú dôležité pre biosystémy (antioxidanty a liečivá), predstavuje štúdium fyzikálnochemických vlastností, stability a rozkladu materiálov ďalšiu významnú oblasť výskumu. Skupina termickej analýzy sa venuje termoanalytickému štúdiu kinetiky procesov prebiehajúcich v rôznych materiáloch. Detailne sa študuje aj termooxidačná stabilita kvapalných a tuhých materiálov (napr. prírodné antioxidanty, stabilizátory do syntetických kaučukov, potraviny). Skupina vyvinula unikátne nové techniky na opis a modelovanie kinetiky procesov prebiehajúcich v kondenzovanej fáze pri izotermických a neizotermických podmienkach. Práca skupiny elektrických vlastností materiálov je orientovaná na výskum a teoretické modelovanie vodivých polymérov a oligomérov, vodivých polymérnych kompozitov a uhlíkových nanoštruktúr. Príprava a fyzikálnochemická charakterizácia alternatívnych palív pre dieselové motory a zvlášť štúdium možností využitia opotrebovaných olejov pri výrobe metylesterov mastných kyselín je ďalšou jedinečnou oblasťou výskumu s dlhoročnou tradíciou.
