Dans l’objectif de former des ingénieurs avec un haut niveau de connaissances scientifiques, l’école s’appuie sur l’expertise de ses enseignants chercheurs qui font profiter, en temps réel, l’école et ses élèves ingénieurs de l’avancée des connaissances dans leurs domaines de recherche respectifs.

Polytech Nantes est rattachée à 7 laboratoires de recherche de haut niveau et s’appuie sur l’ activité de plus de 150 personnels dédiés. Les domaines de recherche des laboratoires associés à Polytech Nantes concernent deux thèmes : l'informatique, l'électronique et le génie électrique et les sciences des matériaux, la thermique et l'énergétique et le génie civil.

La poursuite en thèse peut s'effectuer au sein d'écoles doctorales qui regroupent les étudiants de Masters et les doctorants appartenant à l’une des trois écoles doctorales "Sciences et technologies" :