合肥微尺度物质科学国家研究中心实行依托单位领导下的主任负责制和学术委员会咨询制，建立了高效的管理运行机制。

在学科发展与国际前沿研判基础上，中心设立了量子光学与量子信息、复杂物理系统、精密测量前沿交叉技术、环境与能源、生命健康等五大重点研究领域，并组建了由五位著名科学家担任首席科学家的科研团队。每个研究领域下设2-3个研究方向，包括空间量子物理与技术、量子光学与超冷气体、固态量子系统、演生物理、复杂体系理论与计算、单分子物理化学、Bio-X、催化与仿生材料、能量转化与存储、分子与细胞生物物理、脑认知等十一个研究方向。通过“两横两纵”布局，推动十一个研究方向深度交叉融合，形成互为支撑的协同创新体系。

为积极应对国际科技前沿发展态势，中心立足顶层设计，前瞻布局重点领域研究方向，组建跨学科交叉攻关团队，开展建制化科学研究。

中心创新实施双聘机制，汇聚校内优势科研力量，制定覆盖科研人员全职业生涯的十三项人才培养计划，建立了长效稳定的人才培养机制，有效开辟了新的学科增长点，造就了一大批高水平领军人才和拔尖创新人才。