Η εκπαιδευτική και ερευνητική δραστηριότητα του ΤΧΜ διαρθρώνεται σε τρεις Τομείς που καλύπτουν τα ακόλουθα γνωστικά πεδία:
A: Τομέας Μηχανικής Διεργασιών και Περιβάλλοντος
Προσομοίωση, Σχεδιασμός, Βελτιστοποίηση και Ρύθμιση Διεργασιών, Φαινόμενα Μεταφοράς, Φυσικές Διεργασίες, Τεχνολογία Περιβάλλοντος, Ήπιες Μορφές Ενέργειας, Βιοχημική Μηχανική
B: Τομέας Χημικής Τεχνολογίας και Εφαρμοσμένης Φυσικοχημείας
Κατάλυση, Ηλεκτροχημεία, Χημικές Διεργασίες, Χημεία Κολλοειδών, Χημεία Πλάσματος, Επιστήμη Επιφανειών, Φασματοσκοπία, Διεργασίες Υψηλών Θερμοκρασιών
Γ: Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών
Πολυμερή, Μεταλλουργία, Κεραμικά και Σύνθετα Υλικά, Ηλεκτρονικά Υλικά, Έλεγχος Υλικών, Αντοχή Υλικών, Φυσική Στερεάς Κατάστασης, Διεργασίες Παραγωγής Υλικών