Tutkimusinsinööri työskentelee monenlaisilla tieteellisillä ja konepajateollisuuksilla tutkiakseen, kehittääkseen ja arvioidakseen uusia suunnitteluprosesseja ja lopputuotteita. Tutkimusinsinöörille määrätään yleensä projekti, jolla on hahmoteltu tiettyjä tavoitteita tai ratkaistava tietty ongelma. Koska hänellä on suuri liikkumavara, hän kouluttaa ja ohjaa muita samalla kun hän hallitsee koko tutkimustoimintaa sisältäen lopullisten tulosten tai tuotteiden testaamisen. Tehtävään kuuluu perusteellinen analyysi asioista, prosesseista ja menettelyistä tekniikan ja tieteellisten periaatteiden soveltamisen lisäksi. Tehtävässä menestyminen edellyttää hyvää harkintakykyä, päättelykykyä, tieteellisen prosessin hyvää ymmärrystä ja suunnitteluperiaatteita.
Kehitys ja tutkimus ovat tutkimusinsinöörin pääkohde. Objektiivisesti hän tekee tutkimusta ja kehittää tähän tutkimukseen perustuvia teorioita ongelman ratkaisemiseksi tai sen organisaation esittämän aloitteen käsittelemiseksi, jossa hän työskentelee. Tällaista tutkimusta voitaisiin soveltaa uuden teknologian kehittämiseen yhdellä tai toisella alalla, kuten maataloudessa, tähän voi kuulua tehokkaampien viljelymenetelmien tutkiminen.
Testaus on toinen tutkimusinsinöörin tärkein huolenaihe. Tämä voi edellyttää uusien prosessien ja kehitettyjen teorioiden testaamista tai tutkimusprojektin suorittamiseen käytettyjen laitteiden testaamista. Erityisesti tutkimuslaitosten rakentamisen aikana hän testaa kaikki rakentamisen vaiheet varmistaakseen, että tilat edistävät tutkimusprosessia. Kun uusi tuote tai menetelmä on kehitetty, insinööri testaa myös tulokset luotettavuuden varmistamiseksi.
Testaustoiminnolle ominaisena tutkimusinsinööri analysoi ja arvioi myös testituloksia niiden merkityksen määrittämiseksi. Näiden arviointien tulosten ymmärtäminen auttaa häntä päättämään, mihin suuntaan tutkimusprojekti otetaan. Arviointiin kuuluu tiedonkeruun valvonta, sen oikeellisuuden varmistaminen ja arvioinnin tulosten julkaiseminen, jotta muut tiimin jäsenet ymmärtävät hankkeen tilan.
Ydinvastuiden lisäksi tutkimusinsinööri voi käyttää asiantuntemustaan myös tukemaan muita tutkimustoimia organisaatiossa tai ulkopuolisten asiakkaiden kanssa. Talousarvion suunnittelu ja arviointi on toinen vastuu, joka liittyy osoitettuihin tutkimushankkeisiin. Tähän prosessiin kuuluu tutkimuksen suorittamiseen ja tulosten toteuttamiseen tarvittavien laitteiden, inhimillisen pääoman tai muiden resurssien pyytäminen ja turvaaminen. Riippumatta tutkimus- tai kehitysvaiheesta, hänen on käytettävä hyvää harkintaa ja pystyttävä ratkaisemaan tehokkaasti ongelmat niiden syntyessä.