Les thèmes de recherche du pôle A2C visent à approfondir notre compréhension de l’Univers: de l’origine du système solaire à celle des éléments chimiques, des phénomènes les plus violents au sein de notre galaxie et dans l’Univers extragalactique associés aux trous noirs et aux explosions d’étoiles, à la nature de l’énergie noire, de la matière noire, et des neutrinos, de l’étude de l’Univers primordial, sa formation et son évolution à la nature de la gravitation.
Ces recherches se font au sein de collaborations internationales, sur la base d’observations effectuées avec de grands instruments et de grandes infrastructures: observatoires astronomiques au sol, grands laboratoires souterrains, bases polaires, expériences embarquées en ballon stratosphérique et missions spatiales.