在2006财年，该大学在研究上花费了3.15亿美元。这笔资金的主要接受者是计算机科学学院（1.003亿美元），软件工程学院（7170万美元），工程学院（4850万美元）和梅隆理工学院（4770万美元）。研究资金主要来自联邦资源，联邦投资为2.776亿美元。投资最多的联邦机构是国家科学基金会和国防部，分别占大学研究预算总额的26％和23.4％。
卡内基·梅隆大学被公认为全美最好的研究机构之一，历史悠久—早在1987年，联邦预算CMU就以4150万美元的研究经费名列第三，只有MIT和Johns Hopkins获得更多国防部的研究经费。
在匹兹堡超级计算中心（PSC）是卡耐基梅隆大学，共同努力的成果，匹兹堡大学，和西屋电气公司。PSC由两位科学总监，匹兹堡大学的Ralph Roskies博士和卡内基梅隆大学的Michael Levine博士于1986年成立。PSC是美国国家科学基金会的网络基础设施计划TeraGri的主要合作伙伴。
该机器人研究所（RI）是计算机科学学院的一个部门，被认为是机器人的主要中心之一，研究在世界上。现场机器人中心（FRC）开发了重要的机器人，包括Sanstorm和H1ghlaner（在DARPA大挑战赛中分别排名第二和第三），以及Boss（在DARPA城市挑战赛中获得冠军）。机器人研究所已与一家衍生公司Astrobotic Technology合作，在2016年将CMU机器人降落在月球上，以追求Google Lunar XPrize。该机器人被称为安迪（Any），旨在探索月球坑，其中可能包括洞穴入口。RI主要位于卡内基梅隆大学在Newell-Simon礼堂的主要校园。
该软件工程研究所（SEI）是联邦政府资助的研发中心，由美国国防部主办部门和经营的卡耐基梅隆大学，在宾夕法尼亚州匹兹堡，美国设有办事处; 弗吉尼亚州的阿灵顿和德国法兰克福。SEI出版有关工业，政府和军事应用和实践的软件工程的书籍。该组织以其能力成熟度模型[64][65]（CMM）和能力成熟度模型集成而闻名。（CMMI），它确定有效的系统和软件工程流程的基本要素，并可用于评估组织生产质量系统的能力水平。SEI还是联邦政府资助的计算机安全组织CERT / CC的所在地。CERT计划的主要目标是确保使用适当的技术和系统管理实践来抵抗对网络系统的攻击，并限制损坏并确保在攻击，事故或故障发生后关键服务的连续性。
在人机交互研究所（HCII）是计算机科学学院的一个部门，被认为是领先的中心之一人机交互研究，将计算机科学，设计，社会科学和学习科学。这种跨学科的合作是整个大学进行研究的标志。
在语言技术研究院（LTI）是计算机科学学院的另一个单位，是著名的是在该地区领先的研究中心之一语言技术。该研究所的主要研究重点是机器翻译，语音识别，语音合成，信息检索，解析和信息提取。[68]直到1996年，该机构一直是1986年成立的机器翻译中心。从1996年开始，它开始授予研究生学位，并且名称更改为Language Technologies Institute。
