A arquitetura de investigação de Ciências é complexa, tanto na relação entre os centros de I&D e os departamentos, como devido ao envolvimento de outras faculdades e institutos de investigação.
A investigação está organizada em centros de I&D, com diferentes designações: centros, laboratórios e institutos. Estes centros de I&D associam investigadores de diversos departamentos de Ciências e incluem ainda muitos investigadores (cerca de 30%) de outras universidades portuguesas ou estrangeiras.
Todos os centros de I&D de Ciências fazem parte do sistema de centros de I&D avaliados e financiados pela FCT. No último período de avaliação da FCT, 90% dos centros de I&D de Ciências tiveram a classificação de "Muito bom" ou "Excelente"..
Os centros de I&D de Ciências atuam em áreas temáticas diversas e alguns são de natureza interdisciplinar.
- Centro de Ciências do Mar e Ambiente (MARE)
- Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (CE3C)
- Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa (CEAUL)
- Centro de Física Teórica e Computacional (CFTC)
- Centro de Matemática, Aplicações Fundamentais e Investigação Operacional (CMAFcIO)
- Centro de Química Estrutural (CQE-Ciências)
- Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia (CIUHCT)
- Computer Science and Engineering Research Centre (LASIGE)
- Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA)
- Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica (IBEB)
- Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI)
- Instituto Dom Luiz (IDL)
- Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)