中国科学院武汉物理与数学研究所科研部门据2015年10月研究所官网显示，武汉物数所拥有1个国家重点实验室、2个中国科学院重点实验室；拥有6个研究单元和专门面向产业化的高技术创新与发展中心，同时还设立了磁共振技术中心、原子频标与激光技术中心等2个技术支撑中心；并拥有国家大型科学仪器中心·武汉磁共振中心、湖北省波谱探测工程中心，此外，该所还是中国科学院冷原子物理中心（武汉）的依托单位，是武汉光电国家实验室的组建单位之一
国家重点实验室：波谱与原子分子物理 中国科学院重点实验室：中国科学院生物磁共振分析重点实验室、中国科学院原子频标重点实验室 研究单元：磁共振基础研究部、磁共振应用研究部、原子分子光物理研究部、原子频率标准研究部、理论与交叉研究部、数学物理与应用研究部
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