Das FMP betreibt Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Molekularen Pharmakologie. Dafür erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue biologische Zielstrukturen („Targets“), um diese schließlich zu charakterisieren und zu manipulieren. Die Targets, meist Proteine oder Proteinkomplexe, interagieren mit bioaktiven Molekülen, wodurch ihre biologische Funktion verändert wird, was sich wiederum auf die Zellphysiologie und den gesamten Organismus auswirkt. Die Forschung am FMP folgt einem breiten interdisziplinären Ansatz, der Strukturbiologie, Genetik, Biochemie, Chemische Biologie und Techniken der Bildgebung miteinander verknüpft. Daraus entstehen neue Strategien, um biologische Funktionen zu beobachten und zu beeinflussen. Im Unterschied zu klassischen pharmakologischen Ansätzen geht es am FMP aber nicht um die Entwicklung einer konkreten Therapie. Vielmehr untersuchen wir die biologische Funktion der Proteine und bioaktiver Moleküle, ihre molekularen Mechanismen und Ursachen.

Die Forschung am FMP erfolgt in drei wissenschaftlichen Sektionen, die eng zusammen arbeiten: Molekulare Physiologie und Zellbiologie, Strukturbiologie und Chemische Biologie.