La plupart des groupes de recherche de l'école sont depuis 1998 rassemblés au sein du Laboratoire Charles Fabry, structure associée à l'université Paris-XI et au CNRS comme unité mixte de recherche (UMR n°8501) et dirigée depuis Janvier 2010 par Christian Chardonnet.
Le Laboratoire Charles Fabry comprend en 2005 les groupes de recherche suivants:
L'école comprend également une structure d'études et de valorisation industrielles baptisée « IOTech » (faisant suite au Laboratoire d'optique appliquée de l'IOTA). Cette structure, ainsi que le service métrologie de l'école, sont les héritiers du laboratoire d'essais créé dès l'ouverture de l'école, aux côtés du laboratoire de recherche.
L'effectif total de recherche comprend environ 110 personnes: 24 enseignants-chercheurs titulaires (8 professeurs des universités et 16 maîtres de conférences dont 2 de l'université Paris XI), 24 chercheurs titulaires du CNRS (11 directeurs de recherches et 13 chargés de recherches), 15 chercheurs et enseignants-chercheurs non titulaires, 45 chercheurs doctorants. Le bugdet total du secteur recherche et valorisation, salaires inclus, est de 7,8 millions d'euros (dont 3/4 de salaires et 6% provenant de contrats de recherche appliquée avec une entreprise).
L'école a été en 2006 parmi les vingt premiers établissement de recherche français à obtenir le label Carnot du ministère de la Recherche. Elle fait partie de System@tic Paris-Région, un des six pôles de compétitivité mondiaux choisis en juillet 2005 par le Comité interministériel de l’aménagement et du développement du territoire. L'école fait également partie du Triangle de la physique un des treize réseaux thématiques de recherche avancée choisis en octobre 2006 par le ministre de la recherche pour former les fers de lance de la recherche française. Elle participe, via son antenne stéphanoise, au programme MINimage, un des douze programmes financés par l'Agence de l'innovation industrielle.
Vingt brevets ont été déposés ces cinq dernières années.
De nombreux chercheurs de l'école ont obtenu des prix et récompenses prestigieuses en optique, physique et sciences:
L'activité de recherche de l'école a été contractualisée avec le CNRS dès la création des URA (unité de recherche associée) en 1966. À cette époque, l'école comprenait, sous la direction d'Albert Arnulf, 9 groupes de recherche:
SupOptique ne délivre pas de diplôme de docteur, mais une cinquantaine de jeunes chercheurs préparent au sein d'un des différents groupes de recherche de l'école une thèse de doctorat qu'ils présentent généralement à l'université Paris-XI ou à l'École polytechnique. Ainsi une dizaine de thèses de doctorat préparées à SupOptique sont soutenue par an (9 an 2005).
Le Laboratoire Charles Fabry fait partie de l'école doctorale « ondes et matière » et de l'école doctorale « sciences et technologies de l'information et traitement du signal ».
Un tiers des ingénieurs diplomés de l'école prépare ensuite une thèse de doctorat. SupOptique est ainsi l'une des écoles d'ingénieurs ayant la plus forte proportion de docteurs parmi leurs anciens élèves.