თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტი ახორციელებს სამეცნიერო კვლევებსა და სამაგისტრო და სადოქტორო პროგრამებს შემდეგი მიმართულებებით:

• ელემენტარულ ნაწილაკთა ფიზიკა და კოსმოლოგია
• თეორიული ასტროფიზიკა
• კონდენსირებული გარემოს ფიზიკა

ინსტიტუტის მუშაობაში განსაკუთრებული ადგილი უკავია საქართველოში ფუნდამენტური ფიზიკის პოპულარიზაციას. ინსტიტუტი აწარმოებს კვლევებს თანამედროვე თეორიული ფიზიკის ფუნდამენტურ დარგებში და უზრუნველყოფს ზოგადი და სპეციალური კურსების სწავლებას ბაკალავრიატში, მაგისტრატურასა და დოქტორანტურაში. ინსტიტუტის ცენტრები დაინტერესებულ სტუდენტებს სთავაზობს სამაგისტრო და სადოქტორო პროგრამებს ელემენტარულ ნაწილაკთა ფიზიკასა და კოსმოლოგიაში, ასევე – თეორიულ ასტროფიზიკაში. ინსტიტუტს მჭიდრო კვლევითი და სასწავლო თანამშრომლობა აქვს მსოფლიოს წამყვან სამეცნიერო ცენტრებთან.