Esta direición con sede en Washington D. C. y con instalaciones adicionales en Naval Air Station Key West y Chesapeake Beach, Maryland, lleva a cabu una serie d'investigaciones sobre materiales coles mires de un entendimientu más fondu de los materiales pa desenvolver materiales ameyoraos y avanzaos pal so usu per parte de l'Armada de los Estaos Xuníos. Hai siete divisiones d'investigación: Llaboratoriu pa la Estructura de la Materia, Química, Ciencia y Teunoloxía de los Materiales, Llaboratoriu de Física Computacional y Dinámica de Fluyíos, Física del Plasma, Ciencia y Teunoloxía de la Electrónica y el Centru de Ciencia y Inxeniería Biomolecular. Amás, la direición tamién opera'l National Synchrotron Light Source nel Brookhaven National Laboratory y la plataforma de pruebes y entrenamientu del ex-USS Shadwell en Alabama.