Puslit Sains Fundamental ITS terlibat aktif dalam penelitian terkini pada semua bidang sains fundamental, antara lain Matematika Keuangan dan Ilmu Aktuaria, Riset Operasi, Optimasi (Financial Mathematics and Actuarial Sciences, Operation Research, Optimization); Eksplorasi dan Pemrosesan sumber daya bahan local (Exploration and Processing  of locally material resources); Bahan aktif baterai ion lithium (Active lithium ion battery material); Radar absorbing material; komposit ferit-grafen alami yang terbuat dari pasir besi dan bamboo (Composite ferrite-grapheme natural made from iron sand and bamboo); Pemanfaatan polimer alam kitosan sebagai bahan energy (Utilization of Chitosan Natural Polymers as Energy Materials); Pengolahan pasir alami; Teknologi untuk membuat bahan bangunan dengan bahan baku limbah padat; Biodiesel dan green diesel dari berbagai bahan baku; Bioinformatika dan bio produk kesehatan dan pangan berdasarkan sumber daya alam dengan fokus pada sumber daya alam laut; kemandirian teknologi baru dari bahan baku obat; pengembangan dan karakterisasi perangkat medis untuk radiologi, radioterapi, Electro Capacitive Cancer Treatment (ECCT), generator Ozon untuk aplikasi kesehatan dan pertanian; Quantum Teleportation dan Field Theory.

Penelitian diarahkan utama pada keberlanjutan dalam bidang lingkungan dan ketahanan terhadap perubahan iklim. mengarah pada penemuan pengetahuan baru dan penciptaan perspektif baru tentang metode dan material. Berdasarkan hasil penemuan (invensi) tersebut, penelitian selanjutnya diarahkan pada terciptanya suatu prototype yang memiliki nilai komersial tinggi, sehingga produk penelitian dari Puslit Sains Fundamental merupakan nurturing penelitian inovatif.

Penelitian dapat bersifat multidisplin ilmu dengan bidang keahlian dari Fisika, Matematika, Statistika, Kimia, Biologi, Aktuaria, Teknik Kimia, Teknik Elektro, Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Lingkungan, Teknik Geomatika, Teknik Geofisika, dan bidang ilmu lainnya sesuai dengan kompetensi yang terkait dengan topik penelitian.

Topik penelitian dari Puslit Sains Fundamental terangkum dalam diagram fishbone berikut ini.