南京擁有多個研究所，其中包括：
中國科學院南京分院下轄的「一院四所」和其他中科院研究所。這些研究所在南京密集設立，涉及信息、生命、能源與環境等特色優勢領域。
中國水利部下屬的研究所，如水文水資源研究所、水工水力學研究所、河流海岸研究所、岩土工程研究所、材料結構研究所、大壩安全與管理研究所、農村電氣化研究所、南京水利水文自動化研究所、農村水利研究所、生態環境研究所、海洋資源利用研究中心等。
這些研究機構和研發中心在各自的領域內進行前瞻性、基礎性研究，同時也緊密圍繞南京的產業發展需求，推動區域創新能力的提升。