医学、自然科学、社会科学和人文学、犹太研究学、戏剧学，媒体研究等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·苏尔政治学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。区域研究和国际关系的雄厚实力使得其政治和国际研究学科蜚声国际，据2015年最新版QS学科排行，自由大学politics and international studies和美国麻省理工学院 并列世界第19位，全德第1，欧洲大陆第2（巴黎政治学院欧陆第1）。社会学30位，欧洲大陆第2。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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