球状トカマク実験装置UTSTを主装置とし、高性能な核融合炉心を実現するための高ベータ配位の実現と、中性粒子ビーム等を用いた高ベータプラズマ加熱・維持手法の確立、さらには回転磁場を用いた内部電流型定常プラズマ源の実現を目的とした実験研究を行っている。

球状トカマク型装置（TST-2）を主装置とし、不安定性の研究、計測手法の開発を行っている。国内外の施設と共同研究もさかん。

核融合炉の経済性向上を目指した超高ベータ球状トーラス（ST, FRC等）の生成・維持・加熱や核融合から宇宙に広がるプラズマ合体・磁気リコネクションの基礎研究・応用開拓を行っている。主装置は本郷の球状トーラス合体実験装置TS-4、および柏の球状トカマク実験装置UTST（江尻研と協力中）。

プラズマで生成される活性種の反応を利用した応用研究と基礎研究に取り組んでいる。過去に取り組んだテーマも含めると、プラズマの医療応用、環境応用、航空工学応用、着火燃焼応用、表面処理など幅広い応用研究に加え、レーザー計測やシミュレーションも行っている。

直線型のプラズマ実験装置を用いて、プラズマとの材料相互作用の研究を行うとともにプラズマの計測開発を行っている。金属が綿毛化する現象に着目し、材料研究や応用研究にも取り組んでいる。

柏キャンパス内においては、球状トカマク型装置（TST-2）を用いたプラズマ物理の研究、計測手法の開発を行っている。国内外の施設と共同研究も行っている。特に量子科学技術研究開発機構(茨城)に新しく建設されたJT-60SA、及び、その前身のJT-60Uのデータを使った研究や計測器の開発も行っている。

大型ヘリカル装置LHD（岐阜県土岐市）を実験プラットフォームとした研究を行っている。LHDの磁場に閉じ込められ一億度にもなる超高温プラズマの物性、特に熱と粒子の輸送特性の理解と、核融合炉運転を見据えたそれらの制御に関する研究に取り組んでいる。

プラズマ中では、多数の荷電粒子と電磁場が電磁的相互作用を通して、多様で複雑な物理現象を生み出します。核融合エネルギーの実現のためには、このようなプラズマの複雑な振る舞いを理解し、予測することが必要です。そのため、我々の研究室では、磁場閉じ込め核融合プラズマの物理、特に、ドリフト運動論やジャイロ運動論とよばれる理論モデルに基づいて、プラズマの衝突輸送、微視的不安定性や乱流輸送の研究を行っています。

スーパーコンピュータを駆使した大規模計算機シミュレーションにより、磁場閉じ込めプラズマにおける高エネルギー粒子と電磁流体現象の研究を行っている。大型ヘリカル装置（LHD）やトカマク型装置を対象として、国内外の共同研究を推進している。

磁気圏型プラズマ実験装置RT-1を中心に、高性能プラズマの生成や構造形成について実験研究を行っている。また、磁気圏型配位の優れた荷電粒子トラップとしての性質に注目し、陽電子等の反物質プラズマの実現を目指す研究を進めている。

合体生成型球状トカマク実験を軸に、先進プラズマ診断を応用した炉心プラズマ内部の加熱・輸送現象の研究に取り組んでいる。大型実験と比較して装置構成変更に柔軟なTS-6装置を用いた学内実験を軸にアイデアを練り、近年は英国核融合ベンチャーのST40実験との実務協力を交えた国際共同研究を積極的に推進している。

プラズマ波動による核融合プラズマ生成・制御を実験と数値計算により研究している。球状トカマク型装置TST-2を用いて、波動による先進的トカマク運転シナリオを開発するとともに、JT-60SA、LHD等の大型核融合装置における波動加熱実験の数値モデリングを行なっている。

磁気リコネクションは、磁場エネルギーが爆発的に解放される過程であり、様々なプラズマで見られる普遍的な現象である。我々は、粒子シミュレーションにより、スーパーコンピュータ内に磁気リコネクションを再現して詳しく調べている。現在の主な研究テーマは、磁気リコネクションを通して起こるプラズマ加熱の機構探求である。

核融合装置における周辺プラズマの放射冷却とその閉じ込め性能への影響に関する研究に取り組んでいる。核融合科学研究所のLHDを基盤として、海外の装置（W7-X(ドイツ)、EAST(中国)など）との共同研究を行っている。また核融合装置のダイバータプラズマと星間プラズマに共通の学理を探求するべく、放射光科学、アストロバイオロジー分野などとの共同研究を進めている。

磁気圏型プラズマ装置(RT-1)を用いて、プラズマ加熱物理、プラズマの高性能化、閉じ込め物理について基礎研究を行っている。そのために必要な先進計測器の開発、燃焼プラズマへの適用を見据えた機器開発研究も行う。核融合科学研究所の大型核融合装置LHDでも先進計測によるプラズマの輸送研究を実施している。

磁場閉じ込め方式核融合炉の炉心部に存在する高温プラズマ中を粒子（特に不純物）及び熱がどのように移動するのかについて、私達のグループが開発したトレーサー内蔵ペレット（TESPEL）を高温プラズマ中に入射することで生じるそれらの過渡的応答から研究している。国内は核融合科学研究所のLHDや量子科学技術研究開発機構のJT-60SAなど、国外はマックスプランク・プラズマ物理研究所（独）のW7-Xなど、多数の研究機関と共同研究を展開している。