柏林自由大学的教学和研究领域十分广泛，其中医学、自然科学、社会科学和人文学系是柏大最大的院系。柏林自由大学还拥有人文和社会科学领域众多的“小专业”，比如犹太研究学、戏剧学，媒体研究和奥托·苏尔研究所等部备受欢迎。学校还成立了多个有关世界冲突的区域性研究所，如北美肯尼迪研究所、拉美研究所、东欧研究所以及东亚和欧洲国别中心研究所。自然科学研究重点在于跨数学、物理和信息科学的生物和地理学研究。研究领域从日常文化到酵素的微生物分析和量子理论。女性研究一直是该校的传统强项。人文、社科和自然科学领域的研究面向国际，进行跨学科合作。著名物理学家迈特纳、奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼曾在位于柏林自由大学校园的奥托·哈恩楼里进行试验研究工作，他们一起发现了镤元素，提出用反冲法分离放射性物质的构想。1935～1938年在研究铀经中子轰击后产生的放射性物质方面做了大量工作，最终导致核裂变现象的发现。
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