貴金屬功能材料全國重點實驗室聚焦我國貴金屬資源匱乏及關鍵對外依存度高的問題，主要研究方向包括貴金屬功能材料的智能化、減量化、資源化。重點攻關貴金屬特種功能材料、催化功能材料的制備、優化及循環利用等關鍵技術，推動貴金屬材料的自主保障，為我國貴金屬產業的自立自強和科技發展提供關鍵技術支撐。
高性能軋輥材料與復合成形全國重點實驗室聚焦我國高端制造領域對高性能軋輥的重大需求，聚焦超耐磨軋輥材料制備與大尺寸多層級復合成形，攻克超耐磨寬幅軋輥強韌化協同難、大尺寸多層級精準復合控制難、正向設計與全周期性能預測難等瓶頸難題，致力于打造我國軋輥領域戰略科技力量，為國家建設提供鋼鐵及有色金屬加工方案。
智能配用電裝備與系統全國重點實驗室面向“大規模新能源消納、高可靠供電與能效提升”國家重大戰略需求，聚焦“配用電裝備全生命周期服役特性演進與可靠性提升”和“配用電系統分層分區時空能量平衡與運行模式重塑”兩大科技問題，布局配用電裝備與系統設計理論及方法、能效提升與可靠性增長、柔性互聯與智能協同、分布式智能電網資源聚合與源荷互動四項重點任務，旨在實現從理論、到裝備、到集群、再到系統的全鏈條科技創新，為我國配用電裝備可靠性提升、新能源接納能力增強、綜合能耗降低提供堅強技術支撐。
綠色合成與轉化教育部重點實驗室主要依托天津大學化學工藝學科而建立，實驗室現有固定人員50人，流動人員36人，包括中國工程院院士1名，國家杰出青年基金獲得者5人、優秀青年基金獲得者4人、青年長江學者1人；擁有 2個科技部創新團隊、1個教育部創新團隊，已形成以院士、杰青等為學術帶頭人的結構合理的人才梯隊。實驗室在傳承發展石油化工的基礎上，瞄準與國民經濟、社會發展及國家安全相關的重大科技問題，聚焦國際綠色化學發展的前沿，開展與能源、資源的高效轉化與清潔利用相關的創新性應用基礎研究，形成了優勢顯著、特色鮮明的三個研究方向。
光電信息技術教育部重點實驗室(天津大學)是教育部首批建設的38個重點實驗室之一。該實驗室始建于上世紀90年代，依托于國家重點一級學科——天津大學光學工程學科。實驗室擁有光學工程一級學科碩、博士學位授予權以及光電子與光子學技術二級學科碩、博士學位授予權，還設有光學工程博士后流動站。
天津大學智能電網教育部重點實驗室是國內電氣工程領域重要的研究實驗基地，它依托我校電力系統及其自動化這一國家重點學科建設。實驗室的前身是建設于上世紀五十年代的天津大學電力系統動態模擬實驗室。經過半個多世紀的建設，已從原先單一的電力系統動態模擬實驗室發展成面向智能電網發、輸、變、配、用等各個環節的綜合實驗室。
本實驗室依托天津大學“化學工程與技術”國家重點學科，始建于2007年，是國內最早開展系統生物工程和合成生物學的研究基地。聚焦生物醫藥、能源、生物基化學品合成等國家重大需求，聚焦世界科技前沿，以生物信息分析、合成生物學和生物過程工程為核心，模型模擬與實驗相結合，定位在應用基礎研究。形成了特色鮮明的研究方向：1）生物信息學與合成生物學，2）生物反應與代謝工程，3）生物分離工程，4）工業生物過程的系統分析與優化。是系統生物工程和合成生物學領域世界著名的研究機構之一，同時成為了高級人才培養的重要基地。
