Hoạt động nghiên cứu khoa học của Học viện sẽ khép kín từ nghiên cứu lý luận đến nghiên cứu triển khai và thương mại hóa kết quả nghiên cứu, trong đó có hai hoạt động chính là là hoạt động nghiên chiến lược và chính sách về Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo phục vụ quản lý nhà nước của bộ khoa học và Công nghệ, tư vấn cho Bộ trưởng Bộ KH&CN trong việc xây dựng, hoạch định và thực hiện chính sách khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo; và hoạt động nghiên cứu dự báo, nghiên cứu thử nghiệm, triển khai thử nghiệm cả về công nghệ cũng như về khả năng thương mại hóa đối với một số công nghệ ưu tiên, công nghệ tiên tiến trên thế giới để làm luận cứ và cơ sở khoa học cho việc xây dựng, hoạch định chính sách cũng như để thúc đẩy quá trình triển khai thương mại hóa ở Việt Nam.

Học viện đào tạo và cấp văn bằng trình độ Thạc sĩ, Tiến sĩ các chuyên ngành và đào tạo bội dưỡng, cấp chứng chỉ cho học viên theo các chương trình đào tạo bội dưỡng của Bộ KH&CN, trong đó tập trung đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ nhu cầu rất lớn hiện nay về quản lý KHCN, quản lý Đổi mới sáng tạo. Một số chương trình đang được Học viện xây dựng để triển khai trong thời gian tới như nhận dạng và đánh giá công nghệ, quản lý sở hữu trí tuệ trong doanh nghiệp, quản trị quá trình đổi mới sáng tạo… đều có sự tham gia hợp tác, liên kết với các cơ sở nghiên cứu, đào tạo có uy tín trong khu vực và trên thế giới.

Học viện là đơn vị được Bộ KH&CN giao tổ chức triển khai chương trình bồi dưỡng theo tiêu chuẩn chức danh nghề nghiệp viên chức chuyên ngành khoa học công nghệ, là đầu mối triển khai Đề án 2395 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt để đào tạo, bồi dưỡng nhân lực khoa học và công nghệ ở trong nước và nước ngoài bằng ngân sách nhà nước… 

Học viện còn là nơi hỗ trợ phát triển ý tưởng sáng tạo và khởi nghiệp; triển khai, hỗ trợ hoạt động ươm tạo công nghệ, ươm tạo và phát triển doanh nghiệp khoa học và công nghệ, doanh nghiệp khởi nghiệp sáng tạo; xây dựng, khai thác, quản lý các khu làm việc chung, các khu chế tạo chung; liên kết, hợp tác với các cơ sở đào tạo, viện nghiên cứu, các doanh nghiệp, các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước trong lĩnh vực đổi mới sáng tạo...