功能晶体研究院现有四个研究方向：晶体材料应用基础研究、大尺寸晶体生长与器件研究、面向科研和工业应用的实用性研究、低维功能晶体材料及其应用研究，涉及到物理、化学、材料、光学、生物和能源等多学科交差的科学和技术问题。具体研究方向包括：

1. 晶体材料应用基础研究

主要内容与方向包括：（1）功能晶体材料的分子设计与新材料探索;（2）紫外、深紫外非线性光学晶体与器件;（3）中远红外、THz 非线性光学晶体;（4）新型激光晶体及新概念晶体研究；（5）压电和弛豫铁电体晶体的研究。

2. 大尺寸晶体生长与器件研究

主要内容与方向包括：（1）大尺寸激光晶体生长工程化研究；（2）大尺寸非线性晶体生长、器件加工、镀膜及拼接技术；（3）大尺寸压电和弛豫铁电体单晶的生长、器件及其应用研究；（4）金刚石、磁光、拉曼等重要功能晶体研究。

3. 面向科研和工业应用的实用性研究

主要研究内容和方向包括：（1）高功率工业级全固态激光及应用；（2） 紫外/深紫外全固态激光及应用；（3）新型压电和弛豫铁电体晶体材料、超声器件的应用技术；（4）基于激光器研制基础上高端科学研究用激光仪器及装备，以及微纳加工技术用紫外/深紫外激光装备。

4. 低维功能晶体材料及其应用研究

主要研究内容和方向包括：（1）低维纳米功能晶体材料的可控制备与表征；（2）基于低维纳米功能晶体材料的低维物性研究；（3）低维纳米功能晶体材料在光学、光电、催化和能源等方面的应用研究。