L'École polytechnique a défini 8 thématiques dans sa stratégie de recherche. Ces thématiques de recherche répondent à des enjeux sociétaux et technologiques par le biais de projets transverses et multidisciplinaires, auxquels sont associés les laboratoires de l'École.

Ces thématiques couvrent l’ensemble des activités de recherche de l’École :

> Nanosciences, matériaux innovants et procédés efficaces
> Énergies, transports et environnement
> Bio-ingénierie, biologie et santé
> Matière et lumière en conditions extrêmes
> Structures et lois universelles
> Concepts et méthodes pour la société numérique
> Modélisation et optimisation des systèmes complexes
> Marchés, innovation et relations science et société