O DOIN desenvolve pesquisas nas seguintes linhas:

a) Desenvolvimento de detectores de radiação -  Nesta linha são realizadas pesquisas com semicondutores visando sua aplicação em espectrometria e dosimetria das radiações ionizantes.

b) Dosimetria Paciente, trabalhadores e indivíduos do público - Pesquisas são desenvolvidas visando a estimativa da dose recebida pela população devido ao uso da radiação em procedimentos de radiodiagnóstico, medicina nuclear e radioterapia.

c) Dosimetria Numérica  - Desenvolvimento de simuladores matemáticos do corpo humano visando o cálculo da dose em diversos órgãos e a estimativa do risco.

d) Radiologia Digital - Estudo da qualidade de imagem em procedimento da radiologia digital na área médica e odontológica. Aplicações da radiologia digital para ensaios não destrutivos na área industrial.

e) Técnicas nucleares aplicadas para datação arqueológica e para estudos de bens do patrimônio cultural.