L'ITHEMM est présente sur trois domaines de recherche : la thermique, la mécanique et les matériaux. Parmis ces domaines, l'institut est regroupé en plusieurs équipes orienté autour de différents d'axes de recherche.

Thermique

• Axe 1 : Instrumentation et caractérisation thermophysique multiéchelle
• Axe 2 : Optimisation des transferts dans des systèmes thermiques
• Axe 3 : Valorisation énergétique des agroressources

Mécanique

• DS1 : Comportement mécanique des matériaux composites biosourcés et éléments finis spéciaux
• DS2 : Renforcement des structures pour le génie civil (béton armé)
• DS3 : Dynamique, Surveillance des Systèmes et des Structures

Matériaux

• Axe 1 : Élaboration de matériaux multiphasés
• Axe 2 : Optimisation du triptyque structures/procédés/propriétés
• Axe 3 : Caractérisation multiéchelle et multiphysique de matériaux