بعض مجالات البحث التي تشملها الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية هي:
1- تفاعلات الذرات والجزيئات مع الضوء والطاقة الكهرومغناطيسية
2- الهياكل الكمية للذرات والجزيئات والحالات الإلكترونية المختلفة
3- الحالات الطبيعية للغازات والسوائل والصلبات
4- تأثيرات الحرارة والضغط على مواد الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية
5- الفوتونات والإلكترونات والأشعة السينية والإشعاع الساطع
6- الفيزياء النووية والتفاعلات بين الذرات والجزيئات والنوى
7- التفاعلات الكيميائية والتفاعلات البيولوجية
8- الطيف الكهرومغناطيسي والتطبيقات الضوئية في العلوم والتقنية
9- تطبيقات التقنية الحيوية والصناعية في الأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق الحمراء والإشعاع الساطع
10- البلازما والتفاعلات بين الذرات والجزيئات في الغازات الحارة والبيئات المعقدة الأخرى.