Die THI zählt zu den bundesweit forschungsstärksten Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Eine zentrale Stellung nimmt der Forschungsbau CARISSMA ein, der mit rund 100 Wissenschaftlern das bundesweite wissenschaftliche Leitzentrum für integrale Fahrzeugsicherheit ist. Seit 2019 ist die THI Sitz des Bayerischen KI-Mobilitätsknotens mit insgesamt 20 KI-Forschungsprofessuren.

Mit fünf Forschungsinstituten im Bereich Mobilität und Erneuerbare Energien, dem Fraunhofer Anwendungszentrum für Vernetzte Mobilität und Infrastruktur, dem KI Kooperationsnetzwerk der AININ eGmbH und weiteren Kompetenzzentren forschen an der THI über 250 Wissenschaftler.