Az Elméleti Fizikai Osztály küldetése, hogy elméleti vizsgálatokat végezzen a természet alapvető kérdéseiben. Az Osztályon három fő kutatási terület van: kvantum mezőelmélet, részecske és nehézion-fizika és gravitáció. A kutatások egy része közvetlenül kapcsolódik olyan folyamatban lévő nehézion-, és részecskefizikai kísérletekhez, mint a CERN Nagy Hadronütköztetőjének (LHC) kísérletei vagy a Relativisztikus Nehézion Ütköztető (RHIC) kísérletei, illetve a gravitációs hullám detektálás (VIRGO).
Az osztály jelenlegi kutatási témái között a következők szerepelnek: relativisztikus nehézion-ütközések fenomenológiai és elméleti tanulmányozása; nem-extenzív termodinamika ; integrálható klasszikus és kvantum térelméletek; kvantum szimmetriák; kiterjeszett objektumok mezőelméletekben; Einstein egyenleteinek analytikus és numerikus tanulmányozása, gravitációs hullám észlelésével kapcsolatos problémák.