宾夕法尼亚大学被列为 “ R1”博士大学：“研究活动最多”。它对宾夕法尼亚州的经济影响在2015年达到143亿美元。在2015财年，宾夕法尼亚大学的研究预算为8.51亿美元。根据其众所周知的跨学科传统，宾夕法尼亚大学的研究中心通常涵盖两个或多个学科。仅在2010-2011学年，就建立或大大扩展了五个跨学科研究中心。其中包括卫生保健筹资中心，护理学校全球妇女健康中心，莫里斯植物园园艺中心，1300万美元，沃顿商学院耗资1500万美元的杰伊·H·贝克零售中心和宾大医学公司耗资1300万美元的转化研究中心。
有了这些新增功能，宾夕法尼亚大学现在拥有165个研究中心，这些研究中心拥有一个由4300多名教职员工和1100多名博士后研究员，5,500名学术支持人员和研究生组成的研究社区为了进一步协助跨学科研究的发展，总统艾米·古特曼（Amy Gutmann）设立了“佩恩整合知识”头衔，授予选定的宾州教授“其研究和教学体现了知识整合的典范”。[92]这些教授在宾夕法尼亚大学的学校之间享有天赋的教授职位和联合任命。PIK的22位教授中最近的一位是乔治·德米里斯（George Demiris），他于2018年1月在宾夕法尼亚大学开始工作，并由护理学院和佩雷尔曼医学院共同任命。
宾夕法尼亚大学也是博士生最多产的国家之一。宾夕法尼亚大学在2009年获得487名博士学位，在常春藤联盟中排名第三，仅次于哥伦比亚大学和康奈尔大学（哈佛大学没有报告数据）。它也是博士后任命人数最多的国家之一（2004-2007年为933名），在常春藤联盟中排名第三（仅次于哈佛大学和耶鲁大学），在全国排名第十。在大多数学科中，宾州大学教授的生产率是全美最高的，在流行病学，商业，传播学，比较文学，语言，信息科学，刑事司法和犯罪学，社会科学和社会学领域均排名第一。据美国国家研究委员会（National Research Council）在宾州41个评估计划中有近四分之三被列入了包括该领域排名前10位的榜单，其中一半以上的排名包括了该领域排名前5位。
