สถาบันนีลส์-บอร์ ทำการวิจัยด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในวงกว้าง ตั้งแต่จักรวาลที่มองเห็นได้ เช่น ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ และกาแล็กซี ไปจนถึงจักรวาลที่มองไม่เห็น และการมีอยู่ของพลังงานมืดและสสารมืด

นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของ NBI มีส่วนร่วมในโครงการระดับนานาชาติมากมาย และสามารถเข้าถึงกล้องโทรทรรศน์และดาวเทียมที่ทันสมัย ​​เช่น ผ่านการเป็นสมาชิกขององค์การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ยุโรปตอนใต้ (ESO) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA) ตลอดจนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยที่สุด

ชีวเชิงซ้อน (Biocomplexity) เป็นสาขาการวิจัยล้ำสมัยระหว่างฟิสิกส์และชีววิทยา โดยใช้หลักการและวิธีการของฟิสิกส์ในการสำรวจธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตและปรากฏการณ์ทางชีวภาพ

นักวิจัยที่ BioComplexity สำรวจความหลากหลายของปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนในระบบชีวภาพ ฟิสิกส์ และสังคมอย่างต่อเนื่อง รวมถึงการก่อตัวของรูปแบบ พลวัตที่ซับซ้อนและอลหม่าน พลศาสตร์ของไหลทฤษฎีเกมเครือข่าย และเศรษฐฟิสิกส์

แนวทางฟิสิกส์ถูกนำมาใช้เพื่อเสนอแนะและดำเนินการทดลองและสร้างแบบจำลองของระบบสิ่งมีชีวิต ระบบเหล่านี้มีตั้งแต่โปรตีนและการควบคุมยีน ไปจนถึงการก่อตัวของโครงสร้างเชิงพื้นที่และเวลาแบบรวมกลุ่มในระดับที่ใหญ่ขึ้น การวิจัยที่สถาบันแห่งนี้มักดำเนินการร่วมกันระหว่างนักฟิสิกส์ นักชีววิทยา แพทย์ และนักวิทยาศาสตร์นาโน

ฟิสิกส์สสารควบแน่นเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพของของแข็งและของเหลว ทั้งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและที่ผลิตขึ้นเอง

ฟิสิกส์สสารควบแน่นเป็นรากฐานของเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันมากมาย ตั้งแต่การชุบแข็งเหล็กไปจนถึงไมโครชิปแบบรวมวงจร การวิจัยสมัยใหม่ในฟิสิกส์สสารควบแน่นเกิดขึ้นทั้งในสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ สำหรับการกระเจิง ของรังสีเอกซ์และนิวตรอนรวมถึงในห้องปฏิบัติการในท้องถิ่น ซึ่งมีการสำรวจปรากฏการณ์ควอนตัมที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ มีการแลกเปลี่ยนอย่างคึกคักระหว่างฟิสิกส์สสารควบแน่นกับสาขาการวิจัยที่เกี่ยวข้อง เช่น ชีวฟิสิกส์นาโนวิทยาเคมี ทัศนศาสตร์ และสารสนเทศควอนตัม

จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร สถานการณ์การขยายตัวแบบใดที่เกิดขึ้นในเสี้ยววินาทีแรก เกิดอะไรขึ้นในช่วงยุคพลาสมาควาร์ก-กลูออน แหล่งที่มาของสเปกตรัมมวลของอนุภาคพื้นฐานของสสารและแรงคืออะไร นี่คือคำถามบางส่วนที่นักฟิสิกส์อนุภาคกำลังค้นหาคำตอบ

นักฟิสิกส์อนุภาคทำงานเกี่ยวกับการก่อตัวของสสารในเอกภพยุคแรก พวกเขากำลังค้นหาคำอธิบายว่าส่วนประกอบที่เล็กที่สุดของเอกภพประกอบด้วยอะไรบ้างในช่วงมิลลิวินาทีแรกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่เมื่อ 14 พันล้านปีก่อน และแรงใดที่ยึดเหนี่ยวส่วนประกอบเหล่านั้นไว้ด้วยกัน

ภาควิชาฟิสิกส์ของน้ำแข็ง ภูมิอากาศ และโลก ที่สถาบันนีลส์ โบห์ร ศึกษาองค์ประกอบต่างๆ ของโลกและระบบภูมิอากาศ ได้แก่ บรรยากาศ มหาสมุทร แผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็ง น้ำแข็งในทะเล และพื้นโลก ตลอดจนปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น

ภาควิชาทัศนศาสตร์ควอนตัมดำเนินการวิจัยเชิงทดลองและเชิงทฤษฎีในสาขาทัศนศาสตร์ควอนตัมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการประมวลผลข้อมูลควอนตัม เซ็นเซอร์ควอนตัม และเทคโนโลยีควอนตัม

เราใช้โฟตอน ตั้งแต่ด้านทัศนศาสตร์ไปจนถึงไมโครเวฟ เพื่อทำปฏิกิริยากับสสารควอนตัมหลากหลายประเภท เช่นจุดควอนตัมอะตอมเดี่ยว กลุ่มอะตอม และตัวสั่นเชิงกล

หัวข้อหลักคือการสร้างและการจัดการสถานะพันกันที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกสำหรับการจำลองควอนตัม การตรวจจับ และการสื่อสาร ทิศทางการวิจัยครอบคลุมตั้งแต่การวิจัยพื้นฐานไปจนถึงการออกแบบอุปกรณ์

ภาควิชาฟิสิกส์พลังงานสูงฟิสิกส์อนุภาคดาราศาสตร์และฟิสิกส์แรงโน้มถ่วงเชิงทฤษฎี ที่สถาบันนีลส์-บอร์ มีส่วนร่วมในกิจกรรมการวิจัยที่หลากหลาย โดยมุ่งเน้นไปที่ทฤษฎีควอนตัมของสนามเกจ แรงโน้มถ่วง และฟิสิกส์ดาราศาสตร์

สาขาวิจัยประกอบด้วย แอมพลิจูดการกระเจิง ทฤษฎีสนามประสิทธิผลหลุมดำโฮโลแกรม การจำลองแบบแลตติสแรงโน้มถ่วงควอน ตัม ความสามารถในการหาปริพันธ์ ฟิสิกส์อนุภาคดาราศาสตร์ และจักรวาลวิทยา

ศูนย์รุ่งอรุณแห่งจักรวาล (Cosmic Dawn Center ) เป็น ศูนย์วิจัย ดาราศาสตร์ / จักรวาลวิทยาก่อตั้งขึ้นจากความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนและDTU Spaceของมหาวิทยาลัยเทคนิคเดนมาร์ก (DTU) ศูนย์นี้บริหารงานโดยผู้อำนวยการศูนย์และศาสตราจารย์Sune Toft ^จาก NBI และผู้อำนวยการร่วม Thomas Greve ศาสตราจารย์จาก DTU และUCL ^{[ 5} ] วัตถุประสงค์หลักของศูนย์คือการศึกษาช่วงเวลาที่รู้จักกันในชื่อรุ่งอรุณแห่งจักรวาล (ช่วงเปลี่ยนผ่านหลังจากยุคมืดแห่งจักรวาล ) ^{[ 6 ]} กล่าว คือการแตกตัวเป็นไอออนของจักรวาลและการก่อตัวของกาแล็กซีแรก ผ่านการสังเกตการณ์ ตลอดจนทฤษฎีและการจำลอง^{[ 7 ]}