除了應用科學，麻省理工的自然科學研究亦為蓬勃，共有近六十位諾貝爾物理學、化學、生理學或醫學獎、三位沃爾夫獎得主與此校有所聯繫。次原子粒子與量子物理學、新化學合成法、免疫學、腫瘤學、分子生物學為獲獎者所研究的領域。 麻省理工亦首次發現正子電子偶、合成型盤尼西林、肌萎縮性脊髓側索硬化症、亨丁頓舞蹈症。學校的埃里克•蘭德教授為人類基因組計劃的主力研究人員之一。傑羅姆萊特文教授亦改寫了認知科學的發展史。除了十多位諾貝爾經濟學獎得主之外，九位約翰•貝茨•克拉克獎亦為麻省理工的師生、校友。莫里斯哈勒及諾姆杭士基合創了生成文法與音位學文本。麻省理工的媒體實驗室亦作出了包括建構主義在內的多個非傳統人文藝術或社會科學研究。不過，學校也曾出現科學不端行為的醜聞。諾貝爾獎得主戴維•巴爾的摩於1986年接受不端行為調查，更在1991年接受國會聆訊。西奧多教授自2000年以來，曾多次批評麻省理工行政部門撇清林肯實驗室一次導彈防禦測試的潛在不端行為。陸帆•巴瑞斯副教授於2005年因科學行為不端而被停職，美國研究操守調查部亦於2009年判其有罪。
改寫認知科學發展史的人為誰?