Το Ινστιτούτο Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής (ΙΠΣΦ) του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» έχει ως αποστολή την πειραματική και θεωρητική έρευνα, επιστημονική αριστεία και καινοτομία στη Φυσική Υψηλών Ενεργειών, στην Πυρηνική Φυσική, στην Αστροσωματιδιακή Φυσική, και τις εφαρμογές τους στους κλάδους της Εθνικής Στρατηγικής Έρευνας και Καινοτομίας για την Έξυπνη Εξειδίκευση.

Η πειραματική και θεωρητική έρευνα στη Φυσική Υψηλών Ενεργειών εστιάζει στην λεπτομερή διερεύνηση της δομής της ύλης στο πλέον θεμελιώδες επίπεδο οργάνωσης της. Το ΙΠΣΦ συμμετέχει ενεργά στα πειράματα CMS και ATLAS του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN. Παράλληλα αναπτύσσει καινοτόμες τεχνολογίες ανιχνευτών ακτινοβολιών και συστημάτων ηλεκτρονικής ανάγνωσης, ελέγχου και ανάλυσης δεδομένων. Για το σκοπό αυτό λειτουργούν στο ΙΠΣΦ Εργαστήριο Οργανολογίας Ανιχνευτών Στερεάς Κατάστασης (DIL) και Εργαστήριο Λήψης Ελέγχου και Ανάπτυξης Ανιχνευτών (ΕΛΕΑ).

Η Πυρηνική Φυσική εστιάζει στην μελέτη της Πυρηνικής Δομής, των Πυρηνικών Αντιδράσεων, την Πυρηνική Αστροφυσική και την αλληλεπίδραση ακτίνων Χ με την ύλη. Στο ΙΠΣΦ λειτουργεί ο επιταχυντής ιόντων Tandem 5.5 MV, η μόνη ερευνητική υποδομή επιταχυντών στην Ελλάδα, ανοιχτή σε χρήστες από την Ελλάδα και το Εξωτερικό. Στο εργαστήριο του επιταχυντή υλοποιούνται καινοτόμες διεπιστημονικές εφαρμογές σχετικές με την πολιτιστική κληρονομιά, το περιβάλλον, την ενέργεια, τη ανάπτυξη νέων υλικών, την υγεία καθώς και τον έλεγχο ανιχνευτικών διατάξεων. Το εργαστήριο Φθορισιμετρίας ακτίνων Χ (XRF) εστιάζει στην πολιτιστική κληρονομιά, τον περιβαλλοντικό έλεγχο και την βιοιατρική, προσφέροντας μεταφορά τεχνογνωσίας και υπηρεσίες επιτόπιας ανάλυσης σε αρχαιολογικούς χώρους, μουσεία και άλλα ιδρύματα.

Στην Αστροσωματιδιακή Φυσική στόχος είναι η ανάπτυξη και εγκατάσταση στη Μεσόγειο ενός γιγαντιαίου υποβρυχίου ανιχνευτή νετρίνων υψηλής ενέργειας. To ΙΠΣΦ συμμετέχει ενεργά στην κατασκευή του τηλεσκοπίου με τη λειτουργία Εργαστηρίου Συναρμολόγησης και Ελέγχου Ανιχνευτών Ακτινοβολίας Cherenkov. Το ΙΠΣΦ υποστηρίζει την Ερευνητική Υποδομή Τεχνολογιών Βαθειάς Θάλασσας και Αστροσωματιδιακής Φυσικής στη Μεσσηνία (Καλαμάτα, Πύλος, Μεθώνη).