研究院下设中子技术应用研究所、材料研究所、应力测量技术研究所、结构完整性研究中心、增材制造中心、实验中心和培训中心。其中，实验中心根据重点研究方向设有六个实验室，包括：中子技术应用实验室、残余应力实验室、微纳力学实验室、力学性能实验室、微观结构表征实验室和增材制造实验室。

       研究院依托粤港澳大湾区首个重大科技基础设施—— “国之重器”中国散裂中子源，与中科院散裂中子源科学中心共同研制建设散裂中子工程材料衍射谱仪，并配套完整的材料研发、制备、表征和检测评价等仪器设施，对材料设计与加工工艺优化、质量安全检测、结构服役安全评估、延寿分析等问题，开展多尺度理论模拟和多方法实验测量研究，为工业领域的材料与装备制造提供一站式技术解决方案和专业咨询服务。

        建院以来，先后被广东省认定为省级新型研发机构，获批设立国家级博士后科研工作站分站、广东省工程技术研究中心、广东省博士工作站、东莞市工程技术研究中心和重点实验室，主持参与了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国防科工局、中科院战略性先导科技专项、广东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目、广东省重点研发计划等多个国家、省部级项目。研究院立足东莞，辐射粤港澳大湾区，面向全国，全面深入与行业对接，特别是在增材制造、核电安全、航空航天、高端装备、海洋工程、先进制造以及高端陶瓷等战略性新兴产业领域，围绕产业需求，与国内外多家科研机构、高校以及企业进行合作。