Κύρια αποστολή του ΙΔΕΠ είναι η διεξαγωγή βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας, η ανάπτυξη πρωτοπόρων τεχνολογιών παραγωγής καινοτόμων προϊόντων και υπηρεσιών και η επιδίωξη επιστημονικής και τεχνολογικής αριστείας σε επιλεγμένες περιοχές της Χημικής Μηχανικής, που περιλαμβάνουν την Ενέργεια, το Περιβάλλον, τα Υλικά και τις Διεργασίες, με σκοπό την ικανοποίηση των αναγκών του Ελληνικού και Ευρωπαϊκού βιομηχανικού και παραγωγικού τομέα. Η δημιουργία ερευνητικών δομών, ικανών να διασφαλίσουν την επιστημονική αριστεία του ΙΔΕΠ στον Ενιαίο Ευρωπαϊκό Χώρο Έρευνας (European Research Area), αποτελεί έναν από τους κυριότερους στρατηγικούς στόχους του Ινστιτούτου. Η δημιουργία κρίσιμης ερευνητικής μάζας σε νέες τεχνολογικές περιοχές και ο συντονισμός των ερευνητικών προγραμμάτων διασφαλίζονται με τη λειτουργία επιμέρους εργαστηρίων που οργανώνονται σε τέσσερις επιστημονικές και τεχνολογικές κατευθύνσεις, καλύπτοντας ευρύτατο πεδίο εφαρμογών, όπως φαίνεται παρακάτω.