核聚变是解决未来能源的主要选择。高温等离子体研究以实现核聚变为目的。托卡马克类型核聚变研究是当今世界上主要聚变研究途径之一，也是本所主要学科方向。本所先后建成了HT-6B、HT-6M、HT-7和EAST等多套托卡马克核聚变实验装置及其研究系统，参与了国际热核聚变试验堆（ITER）计划与研究。计划未来在中国建造稳态燃烧托卡马克实验堆和中国磁约束聚变示范堆，进而实现纯聚变能源的商用化。
在建设托卡马克和开展等离子体物理实验研究过程中，本所发展了保障托卡马克运行的诊断、电源、微波、低温、超导、真空、数据采集处理、材料、安全与环保、电物理及精密仪器加工等一系列高新技术，开展了反应堆新概念设计和相关技术研究。在高功率电源、大型低温制冷、超导储能、高温超导、电物理装备研制等方面的技术已应用于国民经济，其中部分技术已实现产业化。
