Czołowe badania mają ponadto miejsce w setkach instytutów naukowych, skupionych w takich organizacjach, jak Wspólnota im. Helmholtza, Towarzystwo im. Fraunhofera czy Wspólnota im. Leibniza. Właśnie w pozauniwersyteckich placówkach naukowo-badawczych najlepsi naukowcy zastają optymalne warunki pracy, jakie może zaoferować jedynie niewiele innych instytucji na świecie. W nich pracują najbardziej produktywni badacze niemieccy, powstają najbardziej oryginalne publikacje. Dotyczy to szczególnie 77 instytutów im. Maxa Plancka (MPI), które są zawsze obecne, gdy prowadzi się badania w nowych obszarach nauki: szuka wody na Marsie, prowadzi prace nad rozszyfrowaniem genomu ludzkiego czy bada zachowanie ludzi. Od czasu założenia Towarzystwa im. Maxa Plancka w 1948 roku jego naukowcy zdobyli 17 Nagród Nobla oraz wiele innych międzynarodowych odznaczeń. W 2007 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymał dyrektor MPI Gerhard Ertl. Atrakcyjność Towarzystwa im. Maxa Plancka opiera się na jego koncepcji prowadzenia badań naukowych: instytuty towarzystwa same wybierają wszystkie tematy swoich badań, otrzymują najlepsze warunki pracy i mają wolną rękę w doborze swoich pracowników. Awans na dyrektora jednego z instytutów jest dla wielu naukowców punktem kulminacyjnym w karierze.

Ścisła współpraca z przemysłem – rzadko występująca w przypadku instytutów im. Maxa Plancka – jest dla Towarzystwa im. Fraunhofera koniecznością. Ponad 80 placówek naukowo-badawczych towarzystwa uprawia stosowane badania naukowe, przede wszystkim w dziedzinie nauk inżynieryjnych. Eksperci Fraunhofera stoją jedną nogą w laboratorium, a drugą w hali fabrycznej. Zlecenia otrzymują bowiem z reguły od przedsiębiorstw, zwłaszcza małej i średniej wielkości.

Mocną stronę 86 instytutów Wspólnoty im. Leibniza stanowią nie tylko nauki typu life sciences i nauki przyrodnicze; kładzie się w nich także nacisk na nauki humanistyczne, społeczne i ekonomiczne. Do Wspólnoty im. Leibniza należy zarówno ifo-Institut für Wirtschaftsforschung, regularnie publikujący tzw. wskaźnik nastrojów wśród przedsiębiorców, jak i jedno z najważniejszych na świecie muzeów przyrodniczo-technicznych – Muzeum Niemieckie z Monachium, Instytut Medycyny Tropikalnej im. Bernharda Nochta czy Instytut Języka Niemieckiego z Mannheim, śledzący rozwój języka niemieckiego od strony naukowej.

Wspólnota im. Helmholtza patronuje 16 niemieckim placówkom badawczym zaawansowanej technologii, wielkim i często wyjątkowo drogim instytucjom znanym na całym świecie, takim jak Towarzystwo Badań Ciężkich Jonów (GSI), Niemieckie Centrum Badań Onkologicznych (DKFZ), Niemiecki Synchroton Elektronowy w Hamburgu (DESY) czy Instytut Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera. Każdego roku instytuty im. Helmholtza przyciągają tysiące badaczy zagranicznych, którzy mogą w nich między innymi korzystać z niespotykanych gdzie indziej na świecie urządzeń do doświadczeń fizycznych i medycznych.

Badania naukowe są ważnym czynnikiem innowacji, a innowacje uważane są za motor wzrostu gospodarczego. Dlatego rząd federalny zamierza kontynuować rozwój nauki i badań naukowych udzielając im planowego wsparcia. W latach 2010-2013 wydatki federacji na edukację i działalność naukowo-badawczą zwiększone zostaną łącznie o 12 miliardów euro. Najpóźniej do roku 2015 zamierza się w tej dziedzinie zainwestować dziesięć procent produktu krajowego brutto.