ВНИИМС проводит научные исследования и разработки в области развития эталонной базы, прикладной метрологии, перспективных направлений науки и техники.

В области развития эталонной базы проводятся исследования и разработки государственных первичных эталонов единиц величин (ГПЭ) и эталонов единиц величин. Проводятся работы по содержанию, международным сличениям и совершенствованию 9 ГПЭ в области измерений геометрических параметров и электрических измерений.

В области прикладной метрологии проводятся исследования и разработки направленные на:

• развитие научно-технических, нормативно-правовых, методических организационных и информационных основ обеспечения единства измерений;
• разработку и аттестацию методик измерений, в т.ч. первичных референтных и референтных методик измерений;
• подтверждение соответствия и обеспечения защиты программного обеспечения средств измерений и эталонов;
• развитие практических методов обеспечения единства измерений, технического регулирования и стандартизации, разработку систем управления качеством, систем подтверждения соответствия и сертификации при создании, производстве, эксплуатации и утилизации широкой номенклатуры промышленной продукции и товаров народного потребления, а также в целях выполнения мероприятий по обеспечению безопасности труда и защиты окружающей среды;
• разработку измерительной техники, высокоточных средств измерений и информационно-измерительных систем, а также разработку и внедрения программного продукта, баз данных, автоматических измерительных систем, информационных технологий;
• разработку стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.

Данные исследования и разработки проводятся в следующих областях измерений:

• измерительные системы;
• измерения давления;
• измерения геометрических параметров (нанометрология, прецизионная интерферометрия геометрических величин, измерения параметров шероховатости, формы и расположения поверхностей);
• измерения силы, массы и параметров движения;
• физико-химические измерения;
• электрические измерения и прецизионные электрические измерения;
• термометрия,
• биологические и информационные технологии;
• рентгеновская дифрактометрия,

а также в области метрологического обеспечения топливно-энергетического комплекса.

В области перспективных направлений науки и техники проводятся исследования в области:

• метрологического обеспечения инновационных методов биохимических измерений;
• перехода на цифровые подстанции в рамках направления «ЭнерджиНет» Национальной технологической инициативы;
• методов мониторинга и прогнозирования измерительных потребностей экономики, развивающейся по инновационному типу.