МЭИ осуществляет фундаментальные, поисковые, методологические и прикладные исследования, опытно-конструкторские и технологические разработки по следующим основным направлениям:
- термоядерные, теплофизические и гидрогазодинамические проблемы в энергетике;
- электрофизические проблемы в электроэнергетике, электротехнике и радиоэлектронике;
- высокоэффективное и экологически безопасное теплотехническое и электротехническое оборудование;
- электронные и электромеханические устройства и системы;
- робототехнические, мехатронные и гидромеханические системы и оборудование;
- новые многофункциональные материалы для тепло- и электротехники, радиоэлектроники и медицины;
- повышение ресурса, надежности и безопасности эксплуатации тепловых и атомных электростанций, систем теплоснабжения и тепловых сетей;
- повышение эффективности эксплуатации электротехнического оборудования и систем;
- химико-технологический мониторинг, водно-химические режимы тепловых и атомных электростанций;
- оптимизация тепловых схем и режимов работы энергетического оборудования электростанций;
- повышение экономичности, надежности и устойчивости функционирования электроэнергетических систем;
- энерго- и ресурсосбережение в энергетике, промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве;
- нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;
- энергоснабжение автономных объектов;
- экологические и глобальные проблемы энергетики;
- модификация функциональных поверхностей конструкционных материалов;
- диагностика конструкционных материалов, поверхностей, потоков жидкости и газа;
- наноматериалы, наномеханика и нанотехнологии;
- автоматизированное проектирование устройств и систем различного назначения;
- системы автоматического регулирования;
- архитектура, математическое, программное и аппаратное обеспечение, средства проектирования вычислительных систем, систем искусственного интеллекта и компьютерных сетей;
- опто-, радио- и акустоэлектроника, перспективные системы связи, навигации, локации и управления;
- информационно-телекоммуникационные технологии;
- информационно-измерительные системы для контроля и управления процессами и объектами;
- охрана и условия труда в энергетике;
- оценка экономической эффективности и прогнозирование развития топливно-энергетического комплекса;
- диагностика финансового и экономического состояния, оптимизация структуры и повышение эффективности управления предприятий и организаций;
- социально-исторический опыт, историографические проблемы России и современная модель развития российского общества;
- инновационная деятельность и коммерциализация технологий в университетах;
- проблемы формирования самосознания студентов в процессе усвоения гуманитарных знаний;
- повышение эффективности образовательного процесса в техническом университете.