Thule-instituutin tutkimus keskittyy ympäristö-, luonnonvara- ja pohjoisuusteemojen ympärille. Monitieteinen tutkimuskeskus toimii myös asiantuntijana sirkumpolaarisissa kysymyksissä.

Instituutin tutkimusohjelman aloja ovat globaalimuutos pohjoisessa, ympäristöteknologia, resurssi- ja luonnonvaratalous sekä sirkumpolaarinen terveys ja hyvinvointi. Ryhmät tutkivat ilmastonmuutosta ja siihen sopeutumista, luonnonvarojen kestävää käyttöä ja ympäristö- ja energiataloutta sekä pohjoisen väestön terveyteen kohdistuvia riskejä.

Tutkimusohjelma koostuu määräaikaisista tutkimusryhmistä.

Tutkimusohjelman johtaja Thule-instituutissa on tutkimusprofessori Kari Strand.