物質設計評価施設では、物質の設計（Design）、物質の合成（Synthesis）、合成された物質を総合的に調べる評価（Characterization）の3種類の研究を「DSCサイクル」として有機的に連携させることにより、新しい物性・機能をもつ物質の開発を目指している。本施設は物質設計部（以下、設計部）と物質合成・評価部（以下、合成評価部）からなり、設計部には大型計算機室が、合成評価部には物質合成室、化学分析室、Ｘ線測定室、電子顕微鏡室、電磁気測定室、光学測定室、高圧合成室、高圧測定室の8実験室がある。設計部では、物性専用スーパーコンピュータを駆使して原子間の相互作用によって生み出される様々な協力現象を解明しつつ新物質の設計を行い、合成評価部ではさまざまな物質の合成、その化学組成の分析や結晶構造評価を行うとともに、新しく開拓された物質群の電気的・磁気的・光学的性質の総合評価を行っている。本施設の全国共同利用は、物質設計評価施設運営委員会により運用されている。