현재 연구소에는 세계 최고 출력의 타이타늄:사파이어 레이저 시설 등 우수한 연구설비를 구축하여 확보하고 있으며 50여 명의 박사급 연구원들을 포함하여 총 90명 정도의 전문인력이 레이저 및 광과학기술 분야 연구에 열중하고 있다. 연구소 초기에는 기초연구에 집중하였으나 최근에는 국방 및 산업 분야의 연구로까지 그 영역을 확대해 나가며 발전하고 있다. 또한, 광주과학기술원 내의 협력과 해외 우수 연구기관과의 공동연구 수행을 통해 국제적인 연구소로 성장하고 있다.

고등광기술연구소는 세계 발전용량의 약 1000배에 달하는 4페타 와트(4000조 와트)의 순간 출력을 갖는 세계적으로 가장 강력한 세기의 초강력 레이저를 보유하고 있으며 2013년에는 기초과학연구원(IBS) 초강력레이저과학연구단을 유치하여 함께 연구하고 있다. 또한, 연구소는 최근 국제적으로 큰 관심을 끌고 있는 레이저 무기, 광영상 연구 등 다양한 분야의 연구를 여러 개의 연구실 및 센터들에서 수행하고 있다. 각 연구실을 간단히 소개하면 다음과 같다.

초강력레이저연구실은 위에서 언급한 바와 같이 전 세계에서 가장 강력한 레이저를 개발하여 IBS 연구단과 함께 다양한 분야의 연구에 활용하고 있다. 초강력 레이저와 물질 사이의 상호작용을 통해 전자, 양성자와 같은 입자를 가속시키고 소형 입자가속기와 양성자 암치료기의 개발 가능성을 연구하고 있다. 또한, 엑스선이나 감마선과 같은 고에너지 광자를 발생시키고 초강력 레이저를 사용하여 핵물리와 천체물리 연구도 수행하고 있다. 

분광응용시스템연구실에서는 분광 관련 다양한 연구를 수행하고 있으며, 극미량의 물질을 분광학적 방법으로 분석할 수 있는 기술도 개발하고 있다. 또한, 우리나라 전력시스템에 필요한 기술을 개발하기 위해 한국전력연구원 등과 공동연구도 활발히 수행하고 있다.