Наукова діяльність институту спрямована на забезпечення рішення двох масштабних взаємозалежних задач, що мають загальнодержавне значення, а саме:
1. Виконання актуальних науково-дослідних, дослідно-конструкторських і дослідно-технологічних робіт для потреб енергетики, промисловості і соціальної сфери по підвищенню енергоефективності матеріального виробництва, підвищенню економічності, надійності і безпеці енергогенеруючого і енерговикористовуючого устаткування і тепло технологій, підвищенню конкурентоздатності продукції, робіт і послуг в енергомашинобудуванні, теплоенергетиці і теплотехніці.
2. Підвищення якості підготовки інженерних і наукових кадрів за допомогою органічного сполучення передових фундаментальних і прикладних наукових досліджень і розробок з навчальним процесом.
Наукова проблематика НН ІАТЕ обумовлена профілюючими спеціальностями кафедр і виконується науково-педагогічним і науково-інженерним складом, а також, аспірантами і студентами кафедр институту.
Здійснення успішної наукової та інноваційної діяльності ґрунтується на 5 наукових школах інституту: