L'une des missions de Polytech Nantes est de former des ingénieurs avec un haut niveau de connaissances scientifiques. Pour cela, l'école s'appuie sur l'expertise de ses enseignants chercheurs et de leurs laboratoires de recherche, qui font profiter, en temps réel, l'école et ses élèves ingénieurs de l'avancée des connaissances dans leurs domaines de recherche respectifs.

La politique de recherche de Polytech Nantes vise à trouver un équilibre entre recherches fondamentales et appliquées. Les nombreux contrats de recherche avec les entreprises, et notamment les PME, ainsi qu'une forte activité de collaborations européennes et internationales, constituent les points forts de nos laboratoires.

Les laboratoires

Les laboratoires et équipes de recherche supports de Polytech Nantes sont largement ouverts aux partenaires des autres composantes de l'Université de Nantes (IUT de Nantes, IUT de St-Nazaire, Faculté des Sciences et des Techniques) ainsi qu'aux autres établissements du campus nantais (École Centrale, IMT Atlantique, ONIRIS). Cet environnement favorise des synergies et les regroupements de compétences.

Les équipes de recherche couvrent un vaste domaine en Sciences et technologies, correspondant à l'ensemble des spécialités ingénieur de l'école.
Les enseignants chercheurs sont principalement rattachés à des laboratoires scientifiques, mais ils peuvent aussi être rattachés à un laboratoire du domaine Lettres, langues, sciences de l'homme et de la société où ils ont aussi un rôle précurseur dans la formation des ingénieurs en favorisant la recherche pluridisciplinaire entre les sciences de l'ingénieur et les sciences humaines et sociales.​​ 

Les formations doctorales

À Polytech Nantes, la formation doctorale s'articule autour de plusieurs écoles doctorales.

Les pôles de compétitivité

Polytech Nantes est associée dans des pôles de compétitivités :