הדסה הינה המרכז המוביל למחקר רפואי בישראל. בשני בתי החולים של הדסה ישנם כ -300 מדענים (רופאים וחוקרים) וכ 200 סטודנטים לתואר שני ושלישי העוסקים בכל רמות המחקר הרפואי – בסיסי, תרגומי וקליני.דגש מיוחד מושם בהדסה למחקרים תרגומים, אשר מגשרים בין מחקרי מעבדה לבין הטיפול בחולה.מעבדות המחקר בהדסה הן חלק בלתי נפרד מהמחלקות הרפואיות ובנוסף ישנם מספר מרכזי מחקר בין-מחלקתיים וביניהם: המכון לתרפיה גנטית, המרכז לחקר תאי גזע עובריים, היחידה לכירורגיה ניסויית, יחידת הציקלוטרון לפיתוח חומרי הדמיה חדשים ועוד.