W ramach PAN działa najmocniejsza w kraju sieć badawcza. Tworzy ją 68 samodzielnych instytutów oraz Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej. Prowadzą one projekty w niemal wszystkich dziedzinach naukowych. Tu powstają wynalazki, patenty i wiedza, które zmieniają świat i są najlepszą wizytówką Akademii.

Podczas przeprowadzonej w 2022 roku ewaluacji działalności naukowej za lata 2017 –2021 26 dyscyplin uprawianych w instytutach PAN otrzymało najwyższą kategorię A+ (przyznawaną elicie polskiej nauki) a kolejnych 43 uzyskało kategorię A. To więcej niż średnia dla całego kraju.

We wszystkich instytutach PAN pracuje ponad 9,5 tys. osób, w tym prawie 4,3 tys. badaczek i badaczy. Wskaźnik umiędzynarodowienia kadry naukowej wynosi 8%. Jest jednak znacząco wyższy w niektórych ośrodkach. Przykładowo Centrum Fizyki Teoretycznej zatrudnia 40% uczonych z zagranicy, Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika – 31%, a Instytut Chemii Fizycznej i Instytut Matematyczny – 25% (dane z października 2021).

Instytuty PAN regularnie otrzymują granty z Narodowego Centrum Nauki oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Zdobyły w sumie 103 mln euro z unijnego programu Horyzont 2020 (realizowanego w latach 2014-2020). To najlepszy wynik wśród polskich jednostek naukowych.

Na uwagę zasługuje również 5 Centrów Doskonałości Naukowej Dioscuri wspieranych przez niemieckie Towarzystwo Maxa Plancka. To utworzone w instytutach międzynarodowe grupy badawcze kierowane przez wybitnych badaczy i badaczki.

Instytuty PAN oraz Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej pozyskały dotąd 20 prestiżowych grantów Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych. To nie tylko duże pieniądze na projekty, ale także globalnie rozpoznawalny znak jakości uczonego. (dane na wrzesień 2023 r.)

Instytuty współtworzą silną markę Akademii. Mają jednak odrębną osobowość prawną. Rejestr instytutów naukowych PAN jest dostępny w Biuletynie Informacji Publicznej PAN.