I Laboratori di Ricerca ospitano le attività di ricerca scientifica di base e traslazionale dell'Ospedale.
Un elemento fortemente caratterizzante la ricerca svolta in questi laboratori è la stretta collaborazione con la componente clinica dell'Ospedale. 

L'Ospedale ha predisposto un piano di sviluppo di nuovi laboratori di ricerca, che saranno ospitati nell'area di San Paolo fuori le Mura, le cui caratteristiche riflettono le linee d'indirizzo lungo le quali si muoverà la ricerca dell'OPBG nei prossimi anni. 

Attualmente l'attività si sviluppa in 6 macroaree di interesse:
Cellule staminali e  ingegneria tissutale
Immunologia, immunologia clinica e immunopatologia
Oncologia
Malattie genetiche e malattie rare
Neuroscienze
Malattie complesse e medicina predittiva