Forskningen på Institut for Kemi foregår i forskningsgrupper, som består af en eller flere fastansatte forskere. Forskerne vejleder postdocs, ph.d.-studerende, bachelor- og kandidatstuderende, samt eventuelle gæsteforskere og projektskrivende studerende. Hver gruppe koncentrerer sig om en mindre del af det kemiske område, som udforskes dybdegående af både studerende og uddannede forskere. Forskningen udmønter sig i artikler, som udgives i videnskabelige tidsskrifter, som f.eks. Science og Nature. I universitetets forskningsdatabase, PURE, kan man søge på alle disse publikationer.
Nogle forskningsgrupper er organiseret i centre, der dækker over flere grupper, som arbejder sammen på tværs af emner og nationaliteter. Danmarks Grundforskningsfond har for eksempel bevilget en række Centers of Excellence, hvor en del af forskningen foregår/foregik på Institut på Kemi.
Institut for Kemi har også en lang række forskningsgrupper tilknyttet det tværfaglige forskningscenter iNANO sammen med fysikere, molekylærbiologer, læger mv. Ligeledes er nogle forskere fra Institut for Kemi også en del af CORC, hvor der arbejdes på at udvikle ny videnskab inden for CO2-fangst og -konvertering, så fossilt kulstof og fossilt brændstof-intensive processer kan erstattes med med bæredygtige, CO2-baserede teknologier.
