本拠点の研究分野は「多元要素からなる自己組織系(多種多様なオブジェクトが相互作用することによって、自発的に新しい機能や構造を獲得する系)の物理学・応用物理学」であり、具体的には次のような研究分野を対象とする。

・ 生物物理〜ナノ生物物理／システム生物物理／理論生物物理
・ 物性物理〜表面物性物理／強相関物性物理／誘電体物性物理／凝縮系理論物理
・ 宇宙物理〜宇宙論／天体物理／電波・宇宙線天文学

本拠点では、3つの研究グループを組織し、下記を研究目標とする。

1.計測グループ　(グループリーダー：石渡／サブリーダー：竹内)
“自己組織系を捉える”
→様々な自己組織系を、光・電波・粒子線を用いて測定する。

2.理論グループ　(グループリーダー：前田／サブリーダー：田崎)
“自己組織系をモデル化する”
→自己組織系の理論的理解とモデル化を行う。

3.創造グループ　(グループリーダー：大島／サブリーダー：寺崎)
“自己組織系で機能を創る”
→自己組織系を制御して機能を持たせ、既存の材料を超える機能を創造する。

また、計測・理論・創造の各グループは、グループごとに協力して研究を進めるが、生物・物質・宇宙のように研究対象ごとでの共同研究も行う。
すなわち研究対象を縦糸とすれば手段を横糸として、メンバーは他のメンバーと有機的に連携しホリスティックな研究組織を形成する。研究対象ごとの目標は下記のとおりである。
1.生物分野　→　生体機能分子の自己集積と機能発現機構の解明
2.物質分野　→　電子・原子・分子の自己組織化と機能創成
3.宇宙分野　→　宇宙構造・特異天体の形成機構・起源の解明

また、プロジェクト研究所として本拠点の中核となる自己組織系物理ホリスティックセンターを発足させ、ここでは事業推進担当者に加えて、公募による客員研究員も研究を展開する。客員研究員の数名は企業研究者から選び、産業界からのアイディアを取り入れることを考えている。