연구란 사실이나 원리를 발견하기 위해 수행되는 특정 주제, 분야 또는 문제에 대한 체계적인 접근 방법이다. 과학적 연구의 출발은 어떤 현상이나 설명되지 않는 장면 혹은 조건에 대한 관찰로부터 시작된다. 즉, 구체적인 자료를 수집하기 보다는 연구가 필요한 분야인 문제의 영역을 먼저 파악하여야 하며, 이러한 과학적 연구의 시발을 기점으로 문제해결과정의 체계적인 절차를 밟아나가야 한다. 이를 통하여 결론을 도출하고 도출된 결론을 기존의 지식체계와 통합시킬 수 있어야 한다. KAIST는 교육기관으로서 학생의 학위취득을 위한 연구와, 연구기관으로서 국가 연구개발과제 및 기업과제의 수탁을 통한 연구를 수행하고 있다. 이를 간략히 살펴보면 다음과 같다.

1. 학부생 졸업을 위한 연구

졸업연구란 대학 4년간의 배움을 마무리 짓고 학사학위를 취득하기 위하여 제출하는 논문이다. 졸업논문의 목적은 학부학생들이 4년간 수업을 통하여 습득한 전공지식을 종합하여 자주적 학문연구의 능력과 태도를 함양하기 위한 것이다.
2. 석사학위 연구

석사학위연구는 대학원 석사교육의 결과물이다. 석사학위 논문연구는 대개 단기간의 연구를 통해 해결할수 있는 전공분야의 문제를 주제로 하여 진행된다
3. 박사학위 연구

대학 연구의 핵심이며 학, 석사 과정에서 습득한 전공지식과 연구경험을 기반으로 전공분야와 관련된 주요문제에 대해 장기간 심도있는 연구를 통해 진행되며 독창적인 방법론의 제시를 목표로 한다
4. 수탁연구

수탁연구는 국가기관 또는 기업과의 연구계약을 통해 이루어지며 교수와 대학원생을 중심으로 과제의 목표를 달성하기 위해 수행된다. 연구계약의 주요사항은 위탁의 목적, 대상, 대가, 비용, 개발결과의 보고, 개발의 완성시기, 개발성과의 평가, 비밀유지, 개발성과의 취급 등이 있다.

학부생은 개별연구, 졸업연구및 현장실습 등을 통하여 연구의 경험을 가질 수 있다. 개별연구 및 졸업연구는 관심분야 교수와의 상담을 통해 상호 관심분야가 일치하는 경우 교수의 지도하에 해당 연구실에서 한 학기단위로 연구과정에 참여하게 된다. 현장실습은 우수인력 조기 발굴 및 인력수급활용을 위한 기업의 인턴쉽 제공에 대해 학생들의 선호도를 감안하여 학생지원부서가 해당기업을 선정 후 희망학생을 참여시키는 프로그램이다. 이러한 학부생 연구참여는 교과과정과 연계하여 다음과 같이 세부적으로 운영된다.

1. 연구과목 이수

학부생은 졸업을 위하여 최소한 130학점을 이수 하여야 하되, 각 과목 구분별 이수 요건을 충족하여야 하며 학과별로 상이하다. 연구과목은 크게 개별연구 및 졸업연구로 구분할수 있다.
• 졸업연구(학사학위 논문)

학부생은 학위수여규정에서 정한 교과학점(90학점)을 취득한 다음 학기 소정 기간 내에 졸업연구를 수강 신청한다. 졸업연구는 학위 취득을 위한 필수 3학점이나, 졸업종합시험, 현장실습보고, 실험실습보고, 또는 실기발표 등으로 대체 가능 하다.
• 개별연구

학부생은 취득한 학점에 제한 없이 매학기 소정 기간내에 논문지도교수 또는 관심분야 전공교수의 지도를 받아 개별연구를 신청할 수 있다. 졸업연구에 비해 적극적인 연구 참여 형태로 볼 수 있으며, 규정상 1학기 12학점까지, 총 15학점 이내에서 수강 가능하나, 학과별로 1학점 정도를 인정해 주고 있다.
2. 현장실습

기존의 현장시찰 차원이 아닌 인턴사원으로 일정기간 기업의 정사원과 같이 근무함으로써, 현장체험을 통한 학습활동을 유도하고, Project중 기본연구나 시험적인 연구를 현장실습 참가 학생에게 수행토록 하여 대형, 복합 project 수행 능력을 기름을 취지로 한다. 학부생 3 ,4학년 중 희망자에 대해 동/하계 방학기간 중 4주 이상 실시되며, 현장실습 종료 후 1주일 이내에 "현장실습 보고서"를 2부 작성하여 KAIST 및 실습기관에 제출하고, KAIST 는 "현장실습 보고서" 평가 후 졸업논문으로 대체한다.

대학원생의 연구참여는 지도교수 및 연구실배정을 통해 이루어진다. 석사과정 대학원생의 지도교수 및 연구실 결정은 학과별로 차이가 있으나, 대개 학생과 교수가 각각 상대에 대한 선호도를 적어낸 후, 선호도가 최적화 될 수 있는 방향으로 결정된다. 박사과정의 경우는 입시에서 이미 지도교수가 예정되고 예정지도 교수의 추천을 통해 지원하기 때문에 합격과 동시에 지도교수가 결정된다. 지도교수가 결정된 대학원생은 주로 연구과목 이수 및 수탁연구 참여 형태로 연구에 참여하게 되는데, 내역을 살펴보면 다음과 같다.

1. 연구과목 이수

대학원생의 연구는 주로 논문연구에 국한 되어진다. 논문연구 학점은 해당 학생의 지도교수가 정하는 바에 따라 1학기 3학점 이상 12학점 이내에서 이를 인정할 수 있다.
2. 수탁연구

대학원생은 국가연구개발과제에 연구원으로 참여할 수 있으며 연구에 대한 대가로 수탁연구조사비를 수령할수 있다.

교수와 학생은 원칙적으로 지식 및 인격을 전수받는 스승과 제자의 관계에 있다. 교수는 학문의 전수자로서 학생을 지도하고 학생은 자신의 전공분야에 대한 이해, 연구능력향상과 새로운 아이디어를 창출할 수 있는 역량을 습득한다.
학생이 지도교수가 수행하는 프로젝트에 참여하여 연구를 수행하는 경우, 교수는 학생에게 기여도에 비례하여 연구수당(Research Assitantship) 을 지급하는 등의 비즈니스적 관계가 동반되기도 한다.

학생들의 연구참여에 대한 보상 특히, 금전적인 부분은 지도교수의 수탁연구에 참여할 경우 주어진다. 현재, 학교내 연구업무관리규정에 따라 학사과정 30만원/월, 석사과정 80만원/월, 박사과정 120만원/월, 이 수탁연구조사비로 지급가능 하다.

연구수행의 결과물은 논문(저널, 학술회의, 학위), 보고서, 특허등으로 산출된다. 대부분의 경우 연구에 참여하는 대학원생들의 석/박사 논문의 주제는 수탁연구와 연관되어 결정된다.

연구결과는 대부분 연구와 관련된 국내외 학술회의에서 발표되며 궁극적으로는 국제학술지에 게재됨을 목표로 한다. 학술회의에 제출된 논문은 program committe의 심사를 거쳐 선정되면 학술회의 프로시딩에 게재된다. 또한, 학회지에 제출된 논문은 editorial board의 심사를 거쳐 선정되면 학회지에 게재된다.