Постановою Президії НАН України №7 від 12 січня 2011 року інституту затверджені такі пріоритетні напрями наукових досліджень:
- розробка наукових засад підвищення ефективності використання природного газу та альтернативних теплоносіїв як основи для створення нових енерго- та ресурсозберігаючих технологій;
- дослідження у галузі прикладної теорії горіння, термодинаміки, міжфазного тепло- і масообміну та розробка на цій основі нових теплотехнологічних процесів і обладнання;
- дослідження з охорони довкілля з метою створення науково-технологічних засад захисту атмосферного повітря від забруднень, термічного знешкодження твердих побутових відходів та особливо небезпечних речовин та відходів.