Onderzoek en ontwikkeling van de groep zijn verantwoordelijk voor de ontwikkeling van nieuwe halfgeleiderproduktieprocédés en ontwerpmethoden. Elke divisie van de Groep heeft zijn eigen O&O-tak voor productontwerp en -industrialisatie, en toepassingsontwikkeling, die voortbouwt op centrale O&O. In totaal beschikt STMicroelectronics over 16 geavanceerde O&O-eenheden en 39 ontwerp- en toepassingscentra.