Тверской государственный технический университет в настоящее время является единственным в Российской Федерации и в мире научным и образовательным центром по проведению фундаментальных и прикладных исследований в области добычи, глубокой переработки и использования торфа. Торфяное сырье — это экологически чистое топливо и удобрение, торф находит широкое применение в животноводстве и теплично-парниковом хозяйстве, в строительстве и металлургии, химии и плодоводстве, медицине и цветоводстве и других отраслях. Поэтому одним из приоритетных направлений работы является ресурсосбережение, энергетическое использование и глубокая переработка торфа, сапропеля и биомассы. Актуальность работы по данному направлению связана с комплексным решением одной из крупных проблем современной науки и техники — возможности непрерывной подготовки специалистов с одновременной разработкой наукоемких инновационных технологий. Знаковым событием в решении этого вопроса cтало образование на базе ТГТУ «Восточно-Европейского института торфяного дела» (Инсторфа). Деятельность Инсторфа связана, в частности, с получением новых видов топлива, новых стройматериалов, эффективных удобрений и стимуляторов роста, а также с наукоемкими технологиями глубокой химической переработки и многими другими сферами.
2007 году крупнейшего в регионе инновационного подразделения — Института нано- и биотехнологий, на счету которого уже немало побед. В первую очередь необходимо отметить успешно выполненный проект «Экономически эффективные энергосберегающие мероприятия в российском образовательном секторе». А с 2008 года Тверской государственный технический университет приступил к реализации новой международной образовательной программы в области химической инженерии, в соответствии с которой бакалавры, прошедшие подготовку в Твери по направлению «Химическая технология и биотехнология», смогут в течение одного года продолжить обучение в магистратуре ТГТУ, а затем — в магистратуре университета Abo Akademi в городе Турку (Финляндия). Образовательная компонента нано- и биотехнологической тематики в Тверском государственном техническом университете представлена также системой подготовки кадров высшей квалификации по специальностям «Катализ» и «Биотехнология». Здесь осуществляется научно-образовательная деятельность самой крупной научной школы ТГТУ — Тверской каталитической школы.
На базе машиностроительного факультета Тверского государственного технического университета активно развивается третье приоритетное направление — «Инженерия поверхности: ресурсосберегающие и нанотехнологии, композиционные материалы, физика и механика». Основным результатом исследований машиностроительного факультета является ряд инновационных разработок, среди которых принципиально новый вид подшипников, а также композиционные материалы электроконтактного назначения для широкого класса электрокоммутирующих устройств и другие разработки, позволяющие снизить потери энергии.
Большую роль в развитии научно-исследовательской деятельности университета играют другие научно-исследовательские центры и лаборатории, создающие инновационный пояс ТГТУ. Во-первых, это Академический научно-творческий центр Российской академии архитектуры и строительных наук при ТГТУ (АНТЦ «Тверьстройнаука»), который рассматривается в качестве опорного пункта РААСН, проводника идей и дел академии в тверском регионе. Во-вторых, Центр новых информационных технологий, созданный в 2000 году, который осуществляет координацию деятельности в специализированной области САПР информационных систем химических производств, биотехнологических процессов и химически опасных объектов городского хозяйства. Помимо этого на базе ТГТУ созданы и успешно работают Научный центр социологических исследований, зональная МНИЛ электронной микроскопии, лаборатория физико-химической механики дисперсных систем, лаборатория «Гидроэкология» и множество других научных обществ. И во многом именно их деятельность способствует инновационному развитию экономики тверского региона и всей страны.