CIC nanoGUNE centra su actividad investigadora en las siguientes cuatro áreas estratégicas:

• Física de estructuras de baja dimensión, nanoestructuras y sistemas complejos estructurados a nanoescala.
• Síntesis, ensamblaje y nanofabricación de nanomateriales (nanopartículas, nanotubos, películas finas, nanocompuestos) y materiales nanoestructurados.
• Desarrollo de nanodispositivos y su influencia en la electrónica molecular, la espintrónica, el nanomagnetismo y la nanofotónica.
• Nanopartículas biofuncionales y nano-biotecnología.

El programa de investigación se implementa a través de 10 grupos de investigación.