هدف اولیه «مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات»، پیشبرد پژوهش و نوآوری در این دو رشته و فراهم آوردن الگویی برای ترویج و اعتلای فرهنگ پژوهش در سطح کشور بود که فعالیت خود را با 3 هسته تحقیقاتی در فیزیک نظری و 3 هسته تحقیقاتی در ریاضیات آغاز کرد.
تسری فعالیت این مرکز به حیطه‌های دیگر، منجر به ارتقای مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات در سال 1376 به پژوهشگاه شد و به این ترتیب «پژوهشگاه دانش‌های بنیادی» در جامعه علمی ایران شناخته شد.
این پژوهشگاه در حال حاضر با 8 پژوهشکده در زمینه‌های گوناگون علوم بنیادی با عناوین پژوهشکده ذرات و شتابگرها، پژوهشکده ریاضیات، پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشکده علوم کامپیوتر، پژوهشکده علوم نانو، پژوهشکده فلسفه تحلیلی، پژوهشکده فیزیک و پژوهشکده نجوم در حال فعالیت است.
ارکان پژوهشگاه دانش‌های بنیادی عبارت است از هیئت امنا، رئیس، و شورای پژوهشگاه. ریاست این پژوهشگاه نیز از آغاز تأسیس تا کنون بر عهده دکتر محمدجواد لاریجانی است.
وظایف و فعالیت‌ها
- انجام تحقیقات در زمینه‌های مرتبط با موضوع تأسیس پژوهشگاه به طور مستقل و یا با همکاری مراکز علمی و پژوهشی داخل و خارج کشور
- ایجاد ارتباط فعال و سازنده با سایر مؤسسات و جوامع علمی و پژوهشی در داخل و خارج از کشور از طریق برگزاری انواع همایش‌ها، مبادله محقق و اجرای طرح‌های مشترک
- همکاری با دانشگاه‌ها و مراکز آموزش عالی و مؤسسات پژوهشی کشور و سایر نهادها در راستای پیشبرد اهداف موضوع تأسیس پژوهشگاه از طریق ارائه تسهیلات مختلف، پذیرش طرح‌های تحقیقاتی، ایجاد امکان گذراندن فرصت‌های مطالعاتی در پژوهشگاه
- ایجاد زمینه‌های مناسب برای جذب دانشمندان و پژوهشگران ایرانی
- کمک به پرورش محقق در زمینه‌های موضوع تأسیس از طریق دایر کردن دوره‌های تحصیلات تکمیلی و اعطا کمک هزینه تحصیلی
- نشر و ترویج یافته‌های علمی در زمینه‌های فعالیت پژوهشگاه از طریق انتشار کتب و نشریات و تشکیل تجمعات پژوهشی و آموزشی
- ارائه خدمات علمی و فنی در چارچوب فعالیت‌های پژوهشگاه
- بررسی و شناسایی نیازهای پژوهشی در زمینه دانش‌های بنیادی
- تأسیس مرکز خدمات شبکه‌ای با هدف برقراری ارتباطات شبکه‌ای جهت ارائه خدمات به پژوهشگاه و سایر مراکز علمی و پژوهشی و متقاضیان دیگر و همچنین تلاش برای توسعة فنون مربوط به شبکه در کشور.
ابتکار پژوهشگاه دانش‌های بنیادی در ایجاد شبکه ارتباطی الکترونیکی به نام شبکه علمی ـ تحقیقاتی ایران یا ایرانت در سال 1371، که به تدریج و برای اولین بار مراکز علمی ـ تحقیقی و دانشگاه‌های ایران را به یکدیگر و به جهان علم در خارج مربوط ساخت، و اهتمام این پژوهشگاه به اجرای طرح‌های ملی مانند رصدخانه ملی ایران و شتابگر ملی، از ثمرات نگرش ملی آن است.
طرح‌های ملی که پروژه‌های تحقیقاتی در مقیاس ملی هستند و اجرای آنها به پژوهشگاه دانش‌های بنیادی واگذار شده و از حمایت مالی دولت برخوردار هستند شامل رصدخانه ملی ایران، همکاری با سِرن (CERN)، گرید (Grid) برای محاسبات گسترده علمی، شتابگر خطی Mev10، چشمه نور ایران، شبکه علمی دانشگاه‌ها و دامنه کشوری و مرکز محاسبات ملی با توان بالا است.
پژوهشگاه دانش‌های بنیادی از نظر همکاری‌های بین‌المللی نیز با انعقاد قراردادهای متعدد با مؤسسات تحقیقاتی معتبر خارجی مانند اکول پلی‌تکنیک، پاریس (فرانسه) و دانشگاه پاریس جنوب در اورسِی (فرانسه)، سِرن (CERN)، و SISSA همکاری‌هایی در زمینه پروژه‌های تحقیقاتی، مبادله محقق، و اشتراک در آموزش دانشجویان دکتری با این مؤسسات دارد.