Badania materiałowe są nieodłączną częścią wszystkich prac badawczych w energetyce. Rozwój nowych technologii energetycznych, badania różnego typu procesów konwersji energii, urządzeń i systemów energetycznych oraz ich elementów wymagają dokładnego poznania własności stosowanych materiałów. Toteż różnego typu badania materiałowe prowadzone są przez wiele pracowni i laboratoriów IEn.
Badania materiałów stosowanych w procesach spalania i zgazowania paliw stałych prowadzone są w Zakład Procesów Cieplnych (CPC). W CPC wykonywane są badania paliw stałych takich jak węgiel, biomasa, odpady biomasowe, odpady komunalne, alternatywne paliwa stałe, a także badania powstałych w procesie ich termicznej przeróbki odpadów paleniskowych takich jak popiół czy żużel. W CPC wykonywane są analizy jakości i czystości produktów procesu zgazowania w celu oceny rozwijanych technologii energetycznego wykorzystania biomasy. Badania materiałów wykorzystywanych w technologii stałotlenkowych ogniw paliwowych wykonywane są przez Zespół Ogniw Paliwowych CPC oraz przez Oddział Ceramiki CEREL w Boguchwale k. Rzeszowa. Oddział CEREL specjalizuje się w badaniach materiałów ceramicznych na potrzeby energetyki i innych dziedzin techniki.
Instalacje i urządzenia energetyczne poddane bardzo długiemu okresowi eksploatacji ulegają zużyciu. Z punktu widzenia bezpieczeństwa bardzo istotne jest określenie ich stanu i dopuszczalnego czasu pracy.
Badania układów izolacyjnych uzwojeń maszyn elektrycznych wysokiego napięcia, szczególnie generatorów i hydrogeneratorów dużej mocy wykonywane są przez Zakład Izolacji (EI) w Poznaniu.
Badania materiałoznawcze oraz szeroko pojętą diagnostykę materiałową i wytrzymałościową kotłów energetycznych, komór przegrzewaczy, rurociągów i ich systemów zawieszeń wykonuje Zakład Badań i Diagnostyki Materiałów (MBM) oraz Pracownia Diagnostyki Technicznej i Modernizacji Urządzeń Energetycznych (MDT). W jednostkach tych prowadzone są badania strukturalne materiałów metodą mikroskopii świetlnej i badania własności mechanicznych materiałów - wytrzymałości na pełzanie, statyczne próby rozciągania w temperaturze pokojowej i w temperaturze podwyższonej, badania udarności i twardości. Wykonywane są badania odkształceń i naprężeń w elementach pod obciążeniem, badania naprężeń własnych technologicznych i montażowych w elementach urządzeń przed lub po zainstalowaniu oraz badania zużycia korozyjnego i erozyjnego.