IŁ–PIB prowadzi badania naukowe i prace rozwojowe głównie w zakresie: rozwoju sieci i systemów telekomunikacyjnych; zastosowań nowych technologii w sieciach telekomunikacyjnych (m.in. technologii 5G, technologii Internetu, technologii światłowodowych) oraz systemów informacyjnych integrujących techniki telekomunikacyjne oraz informatyczne; systemów informatycznych na potrzeby zarządzania widmem radiowym oraz planowania i optymalizacji sieci bezprzewodowych; systemów informatycznych wspierających analizy poziomów pól elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej, wytwarzanych w środowisku przez instalacje radiokomunikacyjne; rozproszonych systemów teleinformatycznych i przetwarzania równoległego, przetwarzania dużych, zmiennych i różnorodnych zbiorów danych (big data); systemów wspomagania decyzji, systemów inteligentnych i zarządzania wiedzą; metod i algorytmów zarządzania sieciami; systemów teleinformatycznych i usług służących rozwojowi społeczeństwa informacyjnego; zastosowań Internetu (aplikacji multimedialnych, Internetu Rzeczy, Inteligentnych Budynków, Inteligentnych Miast); bezpieczeństwa i niezawodności sieci telekomunikacyjnych; cyberbezpieczeństwa i ochrony danych; optoelektroniki i fotoniki; metrologii (m.in. w zakresie: wielkości elektrycznych małych i wielkich częstotliwości, czasu i częstotliwości, optoelektroniki, parametrów transmisji sygnałów w sieciach teleinformatycznych); zdalnych metod transferu czasu i częstotliwości; kompatybilności elektromagnetycznej systemów i urządzeń; gospodarki widmem częstotliwości radiowych w aspekcie technicznym i regulacyjnym; mediów elektronicznych i technik dystrybucji treści multimedialnych; układów zasilania potrzeb własnych telekomunikacji, energetyki oraz infrastruktury krytycznej z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii i nowoczesnych technologii bateryjnych; aspektów technicznych, regulacyjnych i ekonomicznych rozwoju rynku telekomunikacyjnego i rynku pocztowego.