İstanbul Teknik Üniversitesi, yüksek lisans, doktora ve araştırma etkinliklerini 6 enstitü içerisinde yürütmektedir.
1997 yılında İTÜ bünyesinde kurulmuştur. Amacı yer bilimleri konularında lisansüstü eğitim ve öğretim, bilimsel araştırma ve uygulamalar yapmaktır.[75] Her yıl ünlü yer bilimcileri Prof. Dr. İhsan Ketin ve Prof. Dr. Aykut Barka anısına konferanslar düzenlenmektedir.[76] Bünyesinde Celal Şengör gibi ünlü bilim insanlarını barındırır. Ayazağa yerleşkesinde yer alır.
Bilgi teknolojileri ve bilişim alanında araştırma yapmak, teknoloji üretmek için kurulmuştur. Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi bu enstitünün bünyesindedir. Binası Ayazağa kampüsündedir.[77][78]
1961 yılında kurulmuş olan Nükleer Enerji Enstitüsü'nün 2002 yılında yeniden yapılandırılması ile kurulmuştur.[79] İçinde Yenilenemez-Konvansiyonel Enerji, Yenilenebilir Enerji, Nükleer Araştırmalar ve Enerji Planlaması ve Yönetimi Anabilim Dalları yer almaktadır. Ayrıca TRIGA Mark-II Nükleer Araştırma ve Eğitim Reaktörü de bu enstitü bünyesinde yer alır. Enstitü Ayazağa kampüsündedir.[80]
1 Ekim 1982 tarihinde kurulmuştur. Ayazağa kampüsünde yer alır.[81] Çağdaş bilim ve teknolojinin gelişmesini izleyip bunları Türkiye'de uygulama alanına aktarabilecek araştırma niteliği kazanmış yüksek lisans ve doktora öğrencisi yetiştirmek üzere etkinliklerini sürdürmektedir.[82]
Taşkışla kampüsünde yer alır.[83] 1982 yılında kurulmuştur.[84] Bünyesinde pek çok master ve doktora programı barındırır.
İTÜ'de deprem ve deprem mühendisliğine yönelik çalışmalar 1939 Erzincan Depremi ile başlamıştır. Daha sonra bir Sismoloji Enstitüsü açılmıştır ve çeşitli bilim insanlarınca Deprem Mühendisliği Türk Millî Komitesi oluşturulmuştur. Japon ve Amerikalı bilim insanlarının yardımıyla çeşitli laboratuvarlar açılmış ve konferanslar düzenlenmiştir. Sonunda deprem mühendisliği konusundaki araştırmaları geliştirmek için bir enstitü 2010 yılında kurulmuştur.[85] Ayazağa yerleşkesinde yer alır.[86]