研究学園地区は「学園」と呼ばれることがある。これは、研究施設だけでなく東京に立地する多くの大学も移転する予定であったことや、周辺開発地区に相当するものは当初計画に存在しなかったことなどに由来する。ただし「学園」の範囲は都心地区およびその周辺であると認識している者から研究施設等が立地している地域全てであると認識している者までおり、必ずしもその範囲は明確なものではない。
民間や公益の研究工場施設地区や当初の計画にはなかった新設の住宅・商業地区が存在する。研究工場施設地区も8箇所に分散し多くの民間企業の研究施設やハイテク部品の工場がある。公的研究機関と地理的に近いため、基礎研究を行う研究施設が多いのが特徴である。地価が安いことや将来的な拡充も考えて研究施設や工場は広めの土地を取得して設置されており、分布は疎になっている。基本的に洪積台地上にあるが台地と台地の間の沖積平野（主に水田として利用）にも、幹線道路沿いに住宅地や店舗が生まれている。
研究教育施設地区、住宅地区（主に新住民用）、都心地区の合わせて約2,700 haからなり、範囲は南北に18 km、東西に6 kmに及ぶ。このうち、研究機関・大学の用地が1,500 ha、住居地域は1,200 haある。計画人口は10万人とされ、居住者の多くは東京都など県外から新たに移転してきた人口が占める。主幹線道路である東大通り（荒川沖駅付近から筑波山の方角に南北に伸びる道路）やそれと並行する西大通り、牛久学園線がありそれらを東西につなぐ平塚線、北大通り、中央通り、土浦学園線、南大通り、土浦野田線と呼ばれる幹線道路がある。また、赤塚公園からつくばセンターを経て筑波大学筑波キャンパスに南北につながる自転車歩行者専用道路「つくば公園通り」約5 kmがある。研究教育施設地区は、大学や公的研究機関からなる。これらは省庁別ではなく分野ごとに分散し北部に文教系、北西部に建設系、南部に理工系、南西部に農林・生物系の機関を配置している。住宅地区は初期に計画的に建設された公務員住宅、公団住宅、公営住宅と、民間分譲地がある。特に前者は、ショッピングセンターや学校などと一体にしたものを分散して配置している。都心地区（センター地区）は、首都圏新都市鉄道つくばエクスプレス線つくば駅周辺にある。総延長約42kmのペデストリアンデッキが整備されるなど歩車分離を目指し、都市景観100選を受賞している。市役所以外の公的機関、西武百貨店、イオン、つくばクレオスクエアなどの商業施設、つくば国際会議場、ノバホール、つくばカピオなどの公共施設が集積している。しかし広く分散する都市設計のため車社会となっており、大型商業施設に関しては安価で広い敷地が取れる研究学園地区外のほうが利点は大きい。また地中には総延長約7.4 kmの共同溝が埋め込まれ、上水道管、地域冷暖房配管、廃棄物運搬用真空集塵管、電力線、電話線、ケーブルテレビ (ACCS) 線などが収容されこれらの工事の際に道路を掘り返す必要がないように配慮している。
筑波研究学園都市建設法では筑波研究学園都市のうち研究学園都市として開発が行われた地域を研究学園地区、その周辺を周辺開発地区と定めている。研究学園地区がいわゆる狭義の筑波研究学園都市にあたり、広義には周辺開発地区を含める。
1982年に、日本電信電話公社は主要モジュールがLSI化された日本初のハンディタイプ携帯電話機TZ-802を世に出した。体積約1.5リットル、重量750g、消費電力35W/7Wと小型・軽量化された。当時は周波数変調を用いたのみで、市販の受信機で誰でも会話の内容を傍受できるアナログ式であった。1993年には会話の内容を傍受することが困難で、周波数使用効率にも優れたTDMA方式の第二世代携帯電話（2G。PDC方式）サービスが、NTTドコモにより開始された。そして、2000年10月以降は、すべてデジタル式となっている。日本で初めて登場した携帯電話機（ショルダ型自動車電話）は、1985年9月に日本電信電話(NTT　旧 日本電信電話公社)がレンタルを開始した「ショルダーホン」の100型である。ショルダーホンは車外でも使用できる自動車電話という位置づけであり、電話機の重量も約3kgと重かったため、携帯時はショルダーバッグのように肩にかけて持ち出す必要があった。サービス開始の前月に発生した日本航空123便墜落事故で、救助活動にあたった自衛隊・警察にショルダーホン12台が提供された。その時点で無線局の免許は発効していなかったが、郵政省と協議し提供が実現した。1988年には車載・ショルダ型兼用機TZ-803Aが発表され、体積1リットル、重量1.3kg、消費電力20W/0.7Wに、1989年2月には携帯電話TZ-803B（製造 日本電気・松下通信工業）が発表され、体積400ミリリットル、重量640gと小型・軽量化が進展した。1989年4月にDDIセルラーグループが世界最超・最軽量の携帯電話「マイクロタック HP501」（体積221ミリリットル、重量305g、連続待ち受け時間 8時間、製造 モトローラ）を発売したこと機に、1990年には日本移動通信(IDO)がさらに小型・軽量の「IDOハンディフォン　ミニモ」（大きさ54×16×27.5mm（体積203ミリリットル）、重量298g、製造 松下通信工業）を発売。1990年11月にはNTTも世界最小・最軽量（体積150ミリリットル、重量230g、連続待ち受け時間 8時間、製造 日本電気・三菱電機・松下通信工業・富士通）の小型携帯電話「mova TZ-804」を開発し、1991年4月に発売した。