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。

国家研究中心根据学科发展、国际前沿的重点研究方向等情况，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、生命健康五个重点研究方向，由五位科学家担任首席科学家；每个研究方向下设2-3个点领域，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、脑认知等十一个重点领域，通过两横两纵布局，实现十一个重点领域深度交叉融合、互为支撑。

积极应对国际科技前沿发展态势，通过顶层设计，及时部署前瞻性研究方向，组建交叉攻坚团队，开展建制化攻关。目前已完成免疫与疾病机制、“眼-脑”单细胞神经连接图谱全描述与光控脑功能的方向研究，正在进行后塑料时代新材料、生物大分子相变与相分离调控机制和尖端测量仪器的方向研究，部署生物智能与人工智能的学习问题、演生物理、量子生物、新能源转化与存储机制等方向研究。

通过人员“双聘”，汇聚校内相关学科优势力量，部署覆盖科研人员全职业生涯的“十三项人才培养计划”，形成长期稳定支持的有效机制，开辟新的学科增长点，培养和造就了一批高水平的领军和拔尖人才。