La investigación desarrollada en el HUVN se lleva a cabo por 36 servicios clínicos y engloba las siguientes líneas:
Líneas de Investigación Prioritarias
Banco de células madre
Alimentación y Nutrición
Genómica y Cáncer
Enfermedades Neurológicas
Trasplantes
Líneas emergentes
Investigación en Resultados en Salud y Servicios Sanitarios
Distrés Respiratorio
Bioinformática
Imagen y Medicina
Virus Toscana
Reproducción Asistida
Enfermedades Raras
Artritis Reumatoide y Otras Enfermedades Inflamatorias
Actualmente se está trabajando en la priorización de las líneas de investigación, basándose en criterios e indicadores y mediante un modelo consensuado entre los y las profesionales.