Sieć tworzą Centrum Łukasiewicz oraz instytuty działające w ramach Sieci. Głównym celem działalności Sieci jest prowadzenie prac badawczych kluczowych z punktu widzenia polityki kraju i komercjalizacja ich wyników. Dodatkowo Sieć wspiera politykę gospodarczą państwa, w szczególności przez dokonywanie prognoz trendów i skutków zmian technologicznych, które mogą mieć silny wpływ na społeczeństwo i jego rozwój, oraz analiz aktualnego stanu techniki na potrzeby polityk publicznych. Powstanie Sieci stanowi odpowiedź na potrzebę wsparcia administracji publicznej wysoko specjalistyczną wiedzą ekspercką, szczególnie w obszarach związanych z nowoczesnymi technologiami. Za planowanie i koordynację prac badawczych prowadzonych w instytutach odpowiada Centrum Łukasiewicz. Jednocześnie Centrum Łukasiewicz, tak samo jak instytuty, realizuje projekty badawcze i komercjalizuje ich wyniki.

Głównymi zadaniami instytutów działających w ramach Sieci są realizacja projektów badawczych, w tym międzynarodowych, a także komercjalizacja wyników prac. Poza podstawową działalnością instytuty mogą również produkować unikatową aparaturę badawczą i unikatowe materiały, prowadzić działalność metrologiczną, normalizacyjną i certyfikacyjną, opracowywać prototypy nowych rozwiązań technologicznych, prowadzić kursy i szkolenia kadr dla gospodarki, a w razie potrzeby także inną działalność związaną z ich charakterem. Ważnym aspektem funkcjonowania instytutów jest ich działalność na rzecz społeczeństwa, dlatego wśród zadań instytutów znalazła się również popularyzacja nauki i wiedzy o nowych technologiach.