H ερευνητική και αναπτυξιακή εργασία που επιτελείται στο ΕΚ «Αθηνά» οργανώνεται σε μια σειρά Ερευνητικών αξόνων, τομέων δηλαδή θεωρητικής, εφαρμοσμένης και τεχνολογικής δραστηριότητας οι οποίοι ενοποιούν πλήθος επιμέρους κατευθύνσεις που εμφανίζουν κοινά χαρακτηριστικά και στοχεύουν στην επίλυση παρεμφερών προβλημάτων.
Οι παρακάτω άξονες παρουσιάζουν σημαντική κινητικότητα και τροποποιούνται όποτε κρίνεται αναγκαίο με βάση τις αλλαγές που επέρχονται στους οικείους ερευνητικούς και τεχνολογικούς χώρους.