1、粒子物理、粒子天体物理及核物理  

　　粒子物理新物理与强相互作用物理基本问题的研究：针对粒子物理标准模型中的深层次问题和局限性，研究超越粒子标准模型的各种理论模型和理论机制。围绕当前大型强子对撞机实验结果，开展检验各种超出标准模型的新理论模型的唯象学研究。为未来对撞机实验上的实验探测提供理论指引。密切结合国内外大型科学装置，开展强相互作用和强子、原子核等层次的物质结构及相关基本问题研究。

　　暗物质本质、重子物质起源的研究：在暗物质的粒子候选者和丰度起源机制、暗物质与重子物质的相互作用、暗物质自相互作用、暗物质的空间地下和对撞机实验探测等方面展开研究。开展各种超出标准模型理论中和宇宙学相关的重要问题的研究，包括电弱相变、宇称-电荷共轭联合对称性破缺、宇宙中物质与反物质不对称起源等。

　　2、场论、引力理论与宇宙学 

　　宇宙学和引力波物理相关研究：聚焦暗物质、暗能量和引力波物理等研究领域。尽管当前包含宇宙学常数和冷暗物质的标准宇宙学模型与大多数观测相符合，但是不同的宇宙学观测得到的哈勃常数的不一致性对宇宙学标准模型提出越来越大的挑战，因此如何解决哈勃常数危机是一个亟待解决的重要科学问题。目前为止，唯一能确定的是暗物质和暗能量必然参与引力相互作用，引力波有可能为揭示暗物质和暗能量的物理本质提供一个新的契机。因此，宇宙学方向将加强对引力波物理的研究以及探索如何利用引力波来揭示暗物质和暗能量的物理本质。

　　量子场论、弦论及引力基本问题的研究：量子场论是迄今为止人类描述微观世界最成功的理论框架，是粒子物理、凝聚态物理、宇宙学等领域的基础；引力的量子化及其与其它基本相互作用的统一则是基础物理最重要的问题之一。研究方向之一是研究量子场论和弦论中的散射振幅，及其在粒子物理、数学物理、特别是引力微扰计算等方面的应用。与之相关的是研究AdS/CFT对应及其在量子引力、场论非微扰计算和可积性等方面的应用。进一步研究引力的本质、量子引力理论、引力理论和热力学及流体力学的关系，开展利用引力的全息性质在低能量子色动力学和凝聚态物理中的应用研究。

　　3、统计物理与理论生物物理  

　　软物质与生物系统的基础物理问题：以生命起源相关的物理问题为目标，综合运用解析理论、数值计算、分子模拟和实验研究方法，深入探讨复杂液体、非晶固体和玻璃态物质、活性物质、生物分子系统、细菌等软物质与生物系统的基础物理问题。

　　复杂系统与统计物理基本问题：以定量理解无序复杂系统的集体统计性质为目标，探索量子混沌、量子拓扑、波动性等内禀特性在统计物理基础中的作用，发展有限维自旋玻璃平均场理论和玻璃化转变统计物理理论，开展统计物理与机器学习交叉学科研究，理解生物神经网络分布式学习与记忆机制。 

　　4、凝聚态物理与量子物理  

　　凝聚态系统中新奇物态物性的理论研究：研究凝聚态系统中自旋、电荷、轨道、晶格等多自由度之间的相互作用，探讨新奇物态物性的形成机理和调控方法。理论预测和设计新型拓扑材料和混合器件，探讨无耗散输运和马约拉纳任意子的实现。研究杂质和无序在低维系统中的作用，数值计算有限无序强度下模型性质。开发完善新的强关联理论，探讨莫特相变、掺杂莫特绝缘体等强关联问题的物理本质。密切关注凝聚态领域的最新实验进展，为实验测量结果提供合理的理论解释。

　　量子模拟、量子计算与量子精密测量的理论研究：基于超冷原子分子气体的量子模拟及其中的新奇量子相，包括偶极凝聚体和混合凝聚体中液滴态、光学腔中超冷原子气体以及光晶格中的极性分子气体等；基于光子晶体与人工原子的量子模拟与计算，远离平衡态的量子多体系统的动力学问题；基于腔光力系统的精密测量以及典型量子干涉仪的最优测量理论等。