武汉大学的科研实力强大，其研究生院拥有众多高水平的研究机构，为学术研究提供了坚实的基础。其中包括:
7个国家人文社会科学重点研究基地，涵盖的信息资源、社会保障、国际法、环境法、中国传统文化、经济发展以及媒体发展等领域，为社会科学的研究提供了广阔的平台。
在自然科学方面，有5个国家重点实验室，涉及软件工程、测绘遥感信息工程、水资源与水电工程科学、病毒学和杂交水稻等前沿技术，推动了科技进步与创新。
另外，武汉大学还设有2个国家工程技术研究中心，分别是多媒体软件和卫星定位系统，这些中心致力于工程技术的突破与应用。
在教育部支持下，学校拥有10个教育部重点实验室，包括声光材料与器件、生物医学分析化学、生物医用高分子材料、植物发育生物学等，助力生物医学、材料科学等领域的深入研究。
此外，还有4个教育部工程研究中心，专注于有机硅化合物及材料、建筑物检测与加固、植物生物技术与遗传资源利用、雷电防护与接地技术等领域，推动工程技术与产业的紧密结合。
最后，武汉大学设有2个高级综合研究机构，分别是高级研究中心和国际问题研究院，这两个机构致力于高层次的跨学科研究和全球问题的探讨。
武汉大学研究生教育发端于1935年，1955年武汉大学招收了新中国成立后的第一批研究生；1978年重新恢复中断了达十余年之久的研究生教育；1981年成为全国第一批博士、硕士学位授予单位；1984年为全国第一批试办研究生院的高等学校之一。自成立以来，武汉大学研究生院坚持改革，推进创新，加强管理，着力于提高研究生培养质量。经过20年的快速发展，武汉大学已建立起一套学科门类齐全、学科优势与特色鲜明、学位类型多样、规模大、指导教师力量雄厚、管理体制健全、培养质量得到很好保证、教学设施比较完备的学位与研究生教育体系。