大连化物所重点学科领域为：催化化学、工程化学、化学激光和分子反应动力学以及近代分析化学和生物技术。 大连化物所围绕国家能源发展战略，于2011年10月启动了洁净能源国家实验室（DNL）的筹建工作，DNL是我国能源领域筹建的第一个国家实验室，设有燃料电池、生物能源、化石能源与应用催化、节能与环境、低碳催化与工程 设有催化基础和分子反应动力学两个国家重点实验室；设有低碳催化技术国家工程研究中心、国家催化工程技术研究中心、膜技术国家工程研究中心、国家能源低碳催化与工程研发中心等多个国家级科技创新平台；设有化学激光、 以化学激光为代表的化学能高效转化，面向生命健康的分离测量技术和仪器”；八个新兴前沿方向和未来技术：“新一代高安全、高能量密度水系电化学储能技术，高温固态质子交换膜燃料电池技术，人工光合固氮固碳制备尿素，固态锌离子传导膜反应器中同时发电及固碳 ，高分辨二次电子-离子共聚焦成像质谱技术，高电压锂电池技术，典型催化反应过程的人工智能和数字孪生，分子全景时空超分辨四维成像解析物质结构与功能”。