Το Τμήμα Χημικών, Φυσικών Ερευνών και Αρχαιομετρίας είναι αρμόδιο για την εφαρμογή των Φυσικών Επιστημών στη μελέτη αρχαιολογικού – πολιτισμικού υλικού, την έρευνα αρχαίων τεχνολογιών και υλικών, τη διερεύνηση αυθεντικότητας, τις μελέτες προέλευσης αρχαίων υλικών, τη δημοσίευση των αναλυτικών αποτελεσμάτων και τη χορήγηση αδειών φυσικοχημικής μελέτης.

Επιπλέον, το Τμήμα προάγει την αρχαιομετρική έρευνα και τη διεπιστημονικότητα στη μελέτη πολιτισμικού υλικού και υποβοηθά το έργο της συντήρησης με χημικές μεθόδους. Διατηρεί αρχείο αναλυτικών δεδομένων, συνάπτει συνεργασίες με αναλυτικά εργαστήρια και ερευνητικούς φορείς της Ελλάδας και της αλλοδαπής, συμμετέχει σε ευρωπαϊκά προγράμματα καθώς και σε εκπαιδευτικά προγράμματα και δράσεις (οργάνωση συνεδρίων, ημερίδων, σεμιναρίων, Open Labs) για την εφαρμογή των Φυσικών Επιστημών στην αρχαιολογία.