מכון לרפואה מולקולרית על-שם י. ליאון בנוזיו תומך במחקר ביו-רפואי המקיף מדענים ממחלקות שונות כמו מדעי הצמח, כימיה ביולוגית, וגנטיקה מולקולרית, תוך שימוש במגוון טכנולוגיות חדשות ורבות עוצמה כגון ריצוף DNA בתפוקה מקסימלית וזיכוך וזיהוי פרוטאינים. המיקוד אינו מוגבל למחקר הרלוונטי באופן מיידי לבריאות האדם, אלא מדגישמחקר בסיסי, בעל פוטנציאל להשלכות רפואיות  נרחבות. כך, מכון בנוזיו מאפשר יצירת קשרים בין המעבדה למרפאה באמצעות מיזמי מחקר בנושאי רפואה מולקולרית, בשיתוף רופאים במרכז הרפואי סוראסקי בתל אביב (ביה"ח איכילוב).
פרופ' צבי ליבנה, ראש המכון

מרכז לחקר גנום האדם על-שם קראון מספק ידע גנטי ניסויי וחישובי לקהילות האקדמיות, הרפואיות והביוטכנולוגיות בישראל בתחום איבחון רפואי, חקלאות, מחלות גנטיות, פיתוח תרופתי וריפוי גנטי. זהו חלק מהותי מתשתית המחקר הארצית, שהגבירה את יכולתה של ישראל לעשות שימוש בידע הנרחב הנובע מפרוייקט גנום האדם העולמי. יחד עם עמיתים רבים, המרכז שימש כשותף בכיר בניהול מחקרים חלוציים בחקר גנום האדם. המרכז מתמקד בפיתוח כלים ומתודולוגיות למחקר הגנום ובהרחבת הידע והיכולות של קהילת המחקר הישראלית  בכל הנוגע לפיענוח נתוני גנום על ידי שמירה על מגוון טכנולוגיות DNA מתקדמות בשילוב בסיסי נתונים משותפים וכלים חדשים למחקר גנים.
פרופ' דורון לנצט, ראש המרכז

מרכז מל דוברין לתזונה מתמקד בהגברת תנובת הצמח ואיכותו התזונתית. המרכז מספק מסגרת מתאמת ותומכת למגוון פעילויות שמטרתן הגברת הבנתנו בתחומי הגנטיקה, הביוכימיה, והתהליכים הפיסיולוגיים העשויים להוביל לשיפור ביבול הצמחי. המרכז תמך בגישות חדשניות לייצור צמחים בעלי ערך תזונתי משופר, ולהפחתת איבוד יבולים הנגרם כתוצאה ממתח סביבתי וביוטי.
פרופ' אבי לוי, ראש המרכז

מרכז לגנטיקה מולקולרית על-שם פורשהיימר תומך במגוון מחקרים הנוגעים למנגנון המולקולרי והגנטי  בתהליכים ביולוגיים בסיסיים של יצורים מורכבים, ברמת יצורים חד תאיים ותרביות תאים. המחקרים המנוהלים במרכז מתעמקים בשאלות והיפותזות ביולוגיות בתחומי ההתפתחות, ביולוגיית התא, והגנטיקה של עכברים ובני אדם, ובכלל זה מבנה, התבטאות, יציבות ותפקוד חלבונים.  
בנוסף, מחקרים בתחומי הביואינפורמטיקה וביולוגיה חישובית מספקים גישות רבות עוצמה לחקר הגנום, במטרה לדגם תהליכים ביולוגיים ואופן התפתחותם. 
פרופ' יוסף שאול, ראש המרכז

המכון לגנטיקה רפואית על-שם משפחת קקסט תומך בחקר המנגנונים הגנטיים של החיים, והחלתם על תחומי הרפואה. הפרוייקטים כללו, בין היתר, איפיון תכונות המערכת החיסונית של תאים דנדריטיים.  והמימון תמך במחלקה לשירותים הביולוגיים, המספקת מגוון רחב של שירותים מדעיים וטכניים, כגון ריצוף DNA וטכנולוגיית MRI, עבור חוקרים במדעי החיים. מימון נוסף תמך במחלקה למשאבים וטרינריים המספקת למדענים אמצעים לייצור עכברים מהונדסים גנטית ותהליכים טרנסגניים אחרים הקשורים בעכברים.
פרופ' יורם גרונר, ראש המכון

מרכז צ'רלס וטילי לובין לביוטכנולוגיה של הצמח תומך במחקר המכוון לפתרון בעיות בגידול צמחים ותנובה, מחקרים המקדמים את הבנת התהליכים הביולוגיים בצמחים והעשויים להיות מיושמים מאוחר יותר לשם שיפור היבולים. עבודת המרכז מסייעת בדרכים שונות לטפל באתגרים עולמיים חשובים, כגון רעב, תזונה לקויה ומחלות.
פרופ' אבי לוי, ראש המרכז

המכון לחקר הסרטן על-שם מ.ד. מורוס הינו מכון מחקר רב-תחומי המוקדש למחקר המקדם את המאבק בסרטן. למעלה מ-50 קבוצות מחקר במכון ויצמן עובדות על נושאים הקשורים בסרטן, וחשיבותו של מכון מ.ד. מורוס באה לידי ביטוי ביצירת התנאים הדרושים לשיתופי פעולה בין קבוצות אלו, והרחבתם אל מעבר לעולם האקדמי הטהור, אל עבר מחקרים ויישומים בקליניקה. רבים ממחקרים אלו, הנהנים מתמיכת מכון מורוס, כבר הוציאו מתחת ידיהם תובנות רבות ערך לגבי סרטן בכלל, וצורותיו הספציפיות בפרט, כגון לוקמיה, סרטן ריאות, וסרטן הערמונית.
פרופ' יורם גרונר, ראש המכון

מרכז לחקר פגמים גנטיים על-שם משפחת דויד ופלה שאפל תומך בחקר תסמונת דאון והפרעות גנטיות אחרות. מטרתו העיקרית של המרכז היא קידום חקר המחלות הגנטיות, בעיקר על ידי שימוש בטכנולוגיות טרנסגניות, שמטרתן הבנת המנגנון המולקולרי שבאמצעותו משפיעים שינויים גנטיים על מאפייני התא.
פרופ' יורם גרונר, ראש המרכז

מרכז הרי וז'נט וינברג לחקר גנטיקה מולקולרית של צמחים תומך במחקר בסיסי במדעי הצמח, המתמקד בגידול צמחים ותנובה. מחקרים הממומנים על ידי המרכז  מתמודדים עם אתגרים עולמיים חשובים כגון רעב, תזונה לקויה, מחלות ובעיות סביבתיות, על ידי שכלול ההבנה של תהליכים ביולוגיים בצמח ויישומם לשם שיפור היבולים.
פרופ' אבי לוי, ראש המרכז