El I3A cuenta con nueve laboratorios de vanguardia en áreas consideradas clave para la generación del conocimiento y la transferencia a la sociedad.
Dentro de cada laboratorio existen realidades tangibles y de reconocido éxito, como el desarrollo de la tecnología de las cocinas de inducción, en donde el Instituto es líder internacionalmente, sistemas pioneros de reciclado de residuos urbanos, sistemas de localización y mapeado para robots de uso en gran parte de laboratorios a nivel internacional, sistemas de reconocimiento de voz, referencia en los reconocedores en castellano, sistemas de realidad virtual, sistemas avanzados de reproducción de entornos biomiméticos para Ingeniería de tejidos, en aplicaciones de cáncer, renales o sistemas de medida de precisión basados en luz, actividades de investigación en IoT, inteligencia artificial, automatización, eficiencia energética, gemelos digitales, entre otras.