El DEF-UCM tiene 2 grandes líneas de investigación con sus respectivos equipos y proyectos de investigación asociados.

En su conjunto, cuenta con 21 profesores doctores investigadores, de los cuales 7 son catedráticos. Suman un total de 63 sexenios concedidos por la ANECA. Además, lideran seis grandes grupos de investigación que pertenecen al Campus de Excelencia, así como otros siete proyectos de investigación MICINN, como Investigadores Principales.

No obstante, cualquier profesor doctor investigador de ésta u otra universidad puede dirigir la tesis doctoral de un doctorando DEF-UCM, con el apoyo de un Tutor y/o, en su caso, de un Co-director, miembro del programa.