Struktura obejmuje 9 zakładów naukowo-badawczych, w ramach których działają wyspecjalizowane laboratoria akredytowane przez Polskie Centrum Akredytacji i Ministerstwo Obrony Narodowej.

ITWL jest producentem zaawansowanych bezzałogowych statków powietrznych oraz ich strategicznych podsystemów, co ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo i precyzję wykonywanych zadań. Bezzałogowce przeznaczone są do prowadzenia obserwacji i rozpoznania, inspekcji infrastruktury krytycznej oraz precyzyjnego rażenia celu z użyciem środków bojowych.
Instytut dostarcza do Wojsk Obrony Przeciwlotniczej bezzałogowe cele powietrzne, które są wykorzystywane do treningu strzelań z przeciwlotniczych zestawów rakietowych oraz strzelań artyleryjskich. Najwyższy realizm ćwiczeń zapewnia Odrzutowy Cel powietrzny Jet-2, który osiąga prędkość 150 metrów na sekundę.

ITWL prowadzi Badania Statków Powietrznych zarówno na ziemi, jak i w locie. Do tego celu wykorzystywane są różne techniki badań nieniszczących, systemy monitorowania i oceny stanu technicznego, badania wytrzymałościowe oraz diagnostyka układów tribologicznych i instalacji hydraulicznych.

Wynikiem prac nad strukturami kompozytowymi jest stworzone wraz z Wojskowymi Zakładami Lotniczymi nr 1 w Dęblinie konsorcjum KOMPO-TECH, gdzie specjalnie przygotowane hale produkcyjne wyposażone zostały w urządzenia do wytwarzania dużych struktur kompozytowych, w tym - elementów i części wojskowych samolotów, śmigłowców i bezzałogowych statków powietrznych. W 2018 r. ITWL pozyskał fundusze na utworzenie laboratoriów Krajowego Ośrodka Badawczego Inteligentnych Materiałów Kompozytowych gdzie prowadzone będą badania nad innowacyjnymi materiałami dla przemysłu lotniczego oraz sektorów wysokiej technologii.

Posiadanie przez Polskę praw własności do wysoce zaawansowanej technologii ma ogromne znaczenie dla strategicznego bezpieczeństwa państwa. Do najważniejszych rozwiązań zalicza się Cyfrową awionikę dla śmigłowca W-3 GŁUSZEC oraz samolotu ORLIK, Modernizację śmigłowców rodziny "Mi" obejmująca, Zintegrowany System Awioniczny i System Łączności oraz Nahełmowe Systemy Wyświetlania Parametrów Lotu i Kierowania Uzbrojeniem.
Technologia i rozwiązania Instytutu pozwalają na przedłużanie resursów i utrzymanie stałej gotowości bojowej lotnictwa Sił Zbrojnych. Instytut jest także producentem Morskiego Ubioru Pilota oraz cyfrowych rejestratorów parametrów lotu.

ITWL opracowuje, modernizuje, bada i certyfikuje lotnicze środki bojowe. Posiada także kompetencje do przedłużania okresów ich eksploatacji. Jest autorem zintegrowanego systemu oceny użycia uzbrojenia lotniczego na poligonie, a w swojej ofercie ma między innymi ćwiczebne środki bojowe i rakietowe imitatory celów powietrznych, system ochrony biernej statków powietrznych zgodny ze standardami NATO oraz wyrzutnię pocisków niekierowanych. Instytut opracowuje technologię zastosowania nowego uzbrojenia na wykorzystywanych w Siłach Zbrojnych samolotach i śmigłowcach.

Instytut opracowuje systemy szkolenia z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości, do ćwiczeń z obsługą statków powietrznych eksploatowanych w Siłach Zbrojnych, oraz do treningu pilotów i operatorów z działania sieci Link 16 na polskich myśliwcach. Wspomaga szkolenie Wojsk Obrony Przeciwlotniczej w zakresie obsług technicznych, wykrywania i usuwania niesprawności oraz pracy bojowej w warunkach symulowanej sytuacji powietrznej.

System obserwacji przestrzeni kosmicznej opracowany w Instytucie służy do wykrywania i śledzenia obiektów. Umożliwia rozpoznanie niezarejestrowanych satelitów oraz zagrażających upadkiem na terytorium kraju obiektów poruszających się na niskich orbitach okołoziemskich.

W 2011 roku wdrożono do lotnictwa Sił Zbrojnych stworzony w Instytucie kompleksowy System analizy i oceny bezpieczeństwa lotów, który wspomaga i ułatwia dowodzenie na wszystkich jego szczeblach. Kolejnym etapem rozwojowym jest system TURAWA MATS przeznaczony do wieloaspektowego wsparcia Szefostwa Służb Ruchu Lotniczego.

ITWL poszukuje nowych rozwiązań w zakresie zastosowania paliw, substancji smarowych i specjalnych oraz budowy i eksploatacji urządzeń do ich dystrybucji i przechowywania. Prace obejmują projektowanie rozwiązań z dziedziny energetyki, poszukiwanie nowych źródeł energii, optymalizację procesów energetycznych i badanie zużycia energii w węzłach tarcia.

Instytut realizuje badania i prace, które umożliwiają ocenę parametrów nawierzchni lotniskowych i drogowych. W jego kompetencji jest badanie nośności, szorstkości i równości nawierzchni, jak również wydawanie opinii i orzeczeń dopuszczających nowe materiały, lub elementy systemów do użytkowania na terenie lotnisk cywilnych i wojskowych. Badania, ekspertyzy i konsultacje obejmują proces budowy z analizą używanych materiałów, ekspertyzy odbiorcze oraz badania i diagnostykę użytkowanych nawierzchni drogowych i lotniskowych.

Siłą Instytutu jest jego kadra wykształcona w renomowanych polskich uczelniach technicznych i wojskowych, często z bogatym doświadczeniem w Siłach Zbrojnych RP, oraz strukturach paktu północnoatlantyckiego. To dzięki jej zaangażowaniu i wytężonej pracy Instytut dotrzymuje kroku uznanym na świecie koncernom zbrojeniowym, umacniając renomę Polskiej Technologii.