分子免疫中心的主要研究方向是分子与细胞免疫学、T细胞识别的分子基础、肿瘤形成的分子机制与细胞免疫、蛋白质激酶及其相关蛋白在细胞周期中的作用机制、乙肝慢性感染的肝癌和乳腺癌休眠的调控机制研究、植物病毒基因组学与疫苗、肿瘤免疫学和肿瘤分子生物学研究等。最终致力于构建中国科学院乃至世界一流水平的分子免疫学研究中心，为国家重大传染性疾病防治提供科技支撑，同时推动相关生物技术产业的发展。