В зависимости от выбранной кафедры или программы студенты занимаются исследованиями в одном из многих научных центров Москвы и Московской области (ФИАН, ОИЯИ, НИЦ КИ – ИФВЭ, ИФТТ РАН, ИЯИ РАН, ИКИ РАН, ТРИНИТИ и др.) или в МФТИ: в лабораториях центра фотоники и двумерных материалов (наноразмерной оптоэлектроники), центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний, лабораториях, специализирующихся на физике фундаментальных взаимодействий и элементарных частиц, астрофизике, физике конденсированного состояния и квантовой теории информации, компьютерного дизайна материалов.