Las actividades de Investigación del Programa de Ingeniería Química son distribuidas en 8 áreas mostradas abajo, en muchos casos existe una fuerte interacción con otros departamentos de la Universidad, que permite desarrollar trabajos de carácter interdisciplinar, como colaborar con los laboratorios de instrumentación científica y de investigación; tal es el caso del programa de Ingeniería metalúrgica y de materiales de la COPPE, del Instituto de Macromoléculas (IMA), los departamentos de Ingeniería Química y Bioquímica de la Escuela de Química y otros departamentos del Instituto de Química. La gran mayoría de los trabajos de Investigación del PEQ son actualmente centrados en aplicaciones claves para la industria del país y al desarrollo de algunos insumos base. Más que una exhaustiva enumeración, las líneas de investigación ejemplifican el potencial del PEQ en las industrias del petróleo y gas, petroquímica y en las industrias agroalimentarias, como también en la búsqueda de soluciones para la preservación ambiental.