理论物理所自进入知识创新试点工程基地以来，以探索自然界物质结构以及基本运动规律方面做出具有国际影响的重大创新成果为目标，对学科方向作了进一步的凝炼，形成了六个研究方向，研究领域涉及到物质起源和基本组元，宇宙起源和演化，生命起源和进化。