На территории области находится 12 крупных отраслевых научно-исследовательских институтов, в которых работают ведущие ученые и специалисты в области вычислительной и измерительной техники, автоматики, микроэлектроники, аппаратуры связи, лазерной техники и других отраслей науки.
Большинство институтов обладает единственными в своих отраслях технологиями, уникальным градуировочным и испытательным оборудованием, специальными испытательными базами.
Отрасль авиационного тренажеростроения представлена в области двумя предприятиями: ФГУП "ПКБМ" и ОАО НПП "ЭРА". ФГУП "Научно-исследовательский институт физических измерений" разрабатывает и поставляет датчики и на их основе системы измерений для предприятий топливно-энергетического комплекса, металлургии, транспорта, авиации, атомной промышленности России. ФГУП НПП "Рубин" является головным институтом по автоматизированным системам управления войсками и оружием. Пензенский научно-исследовательский и технологический институт антибиотиков специализируется на проведении комплексных научно-исследовательских, технологических и опытно-конструкторских работ по созданию и внедрению в производство цефалоспориновых антибиотиков I - IV поколения, одной из наиболее высокоэффективных групп антимикробных препаратов.