能源科学领域以解决人类社会可持续利用能源的科学问题为目标，以核能和高效化石能源研究设施建设为重点，逐步完善能源重大科技基础设施布局，为能源科学的新突破和节能减排技术变革提供支撑。
生命科学领域以探索生命奥秘和解决人类健康、农业可持续发展的重大科技问题为目标，突破生命健康、普惠医疗和生物育种中的重大科技瓶颈。
地球系统与环境科学领域以实现人类与自然和谐发展为目标，重点建设海底观测、数值模拟和基准研究设施，逐步形成观测、探测和模拟相互补充的地球系统与环境科学研究体系。
材料科学领域以适应材料科学研究从经验摸索阶段到人工设计调控阶段转变的趋势为目标，推动材料科学技术向功能化、复合化、智能化、微型化及与环境相协调方向发展。
粒子物理和核物理科学领域以揭示物质最小单元及其相互作用规律为目标，面向超越标准模型新粒子和新物理探索、暗物质和暗能量探测、中低能核物理与核天体物理研究等方向，提高微观世界探索能力和自然界基本规律认知水平。
空间和天文科学领域以揭示宇宙奥秘和解释物质运动规律为目标，面向宇宙天体起源及演化、太阳活动及对地球的影响、空间环境与物质作用等方向，提升我国天文观测研究能力、空间天气和灾害应对能力以及空间科学实验基础能力。
工程技术科学领域以解决未来信息技术发展的基础和前沿、岩土地质体的动力特性及地质灾害过程等工程技术中的重大科技问题为目标，探索和逐步推进相关设施建设，为保障国家重点任务的实施、引领未来产业发展提供基础支撑。
