Die Forschungsschwerpunkte des Instituts für Theoretische Physik liegen im Bereich der nichtlinearen Physik nichtlinearer und wechselwirkender Systeme fern des Gleichgewichts. Anwendungen liegen hierbei in der Halbleiterphysik (Quantentransport, Nanostrukturen), in der Quantenoptik (photonische Systeme, künstliche Quantensysteme), sowie in der Physik der weichen Materie und in der biologischen Physik (komplexe Fluide, aktive Systeme). Hierdurch ergeben sich starke Bezüge zu den Fakultäts-Schwerpunkten Nanomaterialien, Optik und Photonik, sowie Soft Matter.

Eine Klammer zwischen den verschiedenen Arbeitsgruppen des Instituts bildet die Statistische Physik, die als Querschnittsmethode einen Zusammenhang zwischen der mikroskopischen und der makroskopischen Physik herstellt. Dabei wird eine Modellhierarchie erarbeitet, die von der mikroskopischen Vielteilchentheorie bis hin zu makroskopischen nichtlinearen Selbstorganisationsprozessen und zur Kontrolle komplexer Systeme weite Zeit- und Raumskalen überdeckt.