In der Abteilung Molekulare Physiologie und Zellbiologie erforschen Wissenschaftler wichtige Vorgänge in und zwischen Zellen. Die Abteilung Strukturbiologie untersucht zentrale Moleküle in diesem Geschehen und klärt deren Struktur bis hin zur atomaren Auflösung auf, damit zielgenau nach Wirkstoffen gesucht werden kann. In der Abteilung Chemische Biologie schließlich wird systematisch nach solchen Wirkstoffen gesucht; aussichtsreiche Kandidaten werden weiter optimiert.
Das FMP schafft neue Perspektiven und Forschungsanreize für die pharmazeutische Forschung und ist dafür in herausragender Weise mit modernster Technologie ausgestattet. So befinden sich in zwei separaten Gebäuden aufwändige Anlagen für NMR-Spektroskopie zur Strukturaufklärung von Biomolekülen. In der „Screening-Unit“ können modernste Roboter innerhalb kürzester Zeit Zehntausende verschiedene Substanzen auf eine bestimme Wirkung hin testen.
Das FMP kooperiert mit anderen Berliner Forschungseinrichtungen wie etwa dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, der Charité-Universitätsmedizin Berlin und ist Teil verschiedener Forschungsvorhaben, wie zum Beispiel des Exzellenzclusters „Neurocure“. Das Institut ist zudem Mitinitiator des europäischen Großprojekts „EU-OPENSCREEN“, in dem Einrichtungen aus verschiedenen europäischen Ländern die Suche nach neuen Wirkstoffen koordinieren wollen, und Teil des neuen europäischen Netzwerkes „Instruct“, das die aufwändigen Technologien der Strukturbiologie vernetzen möchte.