La investigación de vanguardia también está localizada en cientos de institutos científicos agrupados en organizaciones como la Asociación Helmholtz de Centros Nacionales de Investigación Científica (HGF), la Sociedad Fraunhofer (FhG) o la Comunidad Científica Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL). Particularmente los institutos de investigación extrauniversitarios ofrecen a los científicos punteros unas condiciones de trabajo óptimas, como solo existen en muy pocas otras instituciones a nivel mundial. Buena muestra de ello son especialmente los setenta y siete Institutos Max Planck (MPI). Diecisiete Premios Nobel y muchas otras distinciones internacionales avalan la trayectoria de sus científicos desde la fundación de la Sociedad Max Planck para la Promoción de las Ciencias (MPG) en el año 1948. En 2007 obtuvo el Nobel de Química Gerhard Ertl, quien durante muchos años fue director del Instituto Fritz Haber de la MPG. La atracción de la Sociedad Max Planck nace de su concepción de la actividad investigadora: sus institutos fijan por sí mismos los temas de investigación, gozan de condiciones de trabajo ideales y tienen plena libertad para seleccionar a sus colaboradores. La estrecha cooperación con la industria no es la norma en los Institutos Max Planck, pero para los institutos de la Sociedad Fraunhofer resulta vital. Los más de ochenta centros de investigación de esta entidad se dedican a la investigación aplicada. Los 86 institutos de la Comunidad Científica Gottfried Wilhelm Leibniz, más conocida como Sociedad Leibniz, destacan no solo por sus investigaciones en los campos de las biociencias y ciencias naturales sino también de las ciencias humanas, sociales y económicas. La Asociación Helmholtz de Centros Nacionales de Investigación Científica agrupa a un total de 16 institutos de investigación consagrados a la alta tecnología. Son instituciones de gran tamaño y, en muchos casos, de enorme presupuesto que gozan de fama mundial, como por ejemplo la Sociedad para la Investigación de Iones Pesados (GSI), el Centro Alemán de Investigaciones Oncológicas (DKFZ), el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) o el Instituto Alfred Wegener de Investigaciones Polares y Marinas (AWI).

La investigación es clave para la innovación y la innovación es el motor del crecimiento. En consecuencia, el Gobierno Federal quiere seguir haciendo avanzar la ciencia y la investigación a través de un fomento sistemático. En el periodo 2010 a 2013 el gasto de la Federación en educación e investigación se incrementará en 12.000 millones de euros. La meta es invertir en este sector el 10% del PIB a más tardar en 2015.