TTY on tunnettu tasokkaasta tekniikan tutkimuksesta, jolla on tiiviit yhteydet teollisuuden ja elinkeinoelämän tarpeisiin. Monet tutkimusalat ovat tärkeässä roolissa kestävän kehityksen ja inhimillisen hyvinvoinnin turvaamisessa.
TTY:n kansainvälistä kärkitasoa edustavista tutkimusaloista laajimpia ja vakiintuneimpia ovat signaalinkäsittely, nanofotoniikka sekä älykkäät koneet.
Yliopistossa on panostettu pitkäjänteisesti perustutkimukseen. Sen ja soveltavan tutkimuksen vuorovaikutus kuuluu TTY:n vahvuuksiin, samoin kuin laajat kansainväliset verkostot ja korkeatasoiset tutkimushankkeet.