Kavli er også kjent for donasjoner til forskningsinstitutter. Det første Kavli-instituttet ble knyttet til University of California, Santa Barbara tidlig på 2000-tallet. I 2004 alene donerte Kavli 100 million dollar til forskningsinstitutter i USA og Nederland. I dag har stiftelsen finansiert 17 forskningsinstitutter i USA, Europa, Japan og Kina, det siste så sent som sommeren 2013. Ett av fire institutter innenfor nevrovitenskap ble lagt til NTNU. Fagfeltet teoretisk fysikk er lagt til blant instituttene. Renommerte universiteter som nå har Kavli-institutter inkluderer Stanford University, Massachusetts Institute of Technology, University of Cambridge og Harvard University.