מכון ויצמן מנהל מחקר מדעי ומציע תארים מתקדמים במגוון רחב של תחומים מדעיים, עם דגש על מחקר בין-תחומי. במכון חמש פקולטות ושמונה-עשרה מחלקות, לצד יחידות שירות.
הפקולטה לביוכימיה
אחת משתי הפקולטות למדעי החיים במכון. מחקר ביוכימי מתמקד בתהליכי החיים ברמת המולקולות, התאים, האיברים, האורגניזמים והמערכות האקולוגיות. בבסיס כל הרמות הארגוניות הללו נמצאות הביו-מולקולות, כולל הדנ"א (DNA), הרנ"א (RNA), חלבונים, רב-סוכרים ומולקולות קטנות.
הפקולטה לביולוגיה
אחת משתי הפקולטות למדעי החיים במכון. יחד עם הפקולטה לביוכימיה, המחקר מכוון להבין את החיים בכל הרמות, מהמולקולרית ועד רמת התא והאורגניזם השלם בתחומים מגוונים כגון אימונולוגיה, חקר המוח האנושי, מערכות הבקרה של הגוף ועוד.
הפקולטה לכימיה
הפקולטה לכימיה מגשימה את חלומו של פרופ' חיים ויצמן, כימאי אורגני. המחקר בפקולטה לכימיה פרוס על-פני טווח נרחב, מכימיה ועד פיסיקה וביולוגיה, ממחקר בסיסי למחקר יישומי, מתיאוריה לניסויים, ומקנה המידה הננו-מטרי ועד הבין-כוכבי.
הפקולטה למתמטיקה ומדעי המחשב
הפקולטה מורכבת מהמחלקה למתמטיקה ומהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית. תחום פעילותה כולל מחקרים מופשטים ועיוניים בתחומי המתמטיקה ומדעי המחשב, כמו גם יישומים ושימושים של מתמטיקה ומדעי המחשב במדעים אחרים וכן פיתוחים תעשייתיים שונים.
הפקולטה לפיסיקה
הפקולטה לפיסיקה מקדמת מחקר בפיסיקה של מערכות מורכבות, פיסיקה של חומר מעובה, ופיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה, בנוסף על היחידה לשירותים פיסיקליים. בין חברי הסגל יש מספר שווה בערך של ניסיונאים ותיאורטיקנים.
המחלקה להוראת המדעים
המחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן הוקמה בשנת 1968 על-ידי פרופ' עמוס דה-שליט. מדובר במחלקה אקדמית מלאה אשר משימתה העיקרית היא לקדם את תחום החינוך למדע ומתמטיקה ככלל, ולהשפיע על החינוך למדע ומתמטיקה בישראל. ייעודה המרכזי של המחלקה הוא לטפח הנהגה אקדמית ומעשית בחינוך מתמטי ומדעי.
היחידה לארכאולוגיה מדעית
מכון ויצמן מנהל תכנית פעילה לארכאולוגיה המשלבת כלים ושיטות מעולם הביולוגיה והכימיה כחלק מהמחקר הארכאולוגי, לטובת הבנה מעמיקה יותר של ההיסטוריה והתפתחות החברות האנושיות.