Черные дыры, поиски внеземных цивилизаций, апории Зенона, теорема Геделя, определение авторства литературного произведения, глоттохронология, топологический подход к химическим и биологическим процессам, альтернативные источники энергии, изучение состава воды в Троицке, религиозные воззрения Толстого - это и многое другое стало темами исследований членов НОУ.

Работу трех отделений (физико-математического, естественного, гуманитарного) и секций, на которые они подразделяются, курируют преподаватели Лицея. Выборные должности председателя, его заместителей и пресс-секретаря занимают учащиеся Лицея.

Для работы над проектами привлекаются сотрудники научно-исследовательских институтов.

В рамках НОУ происходит знакомство с культурным наследием, приобщение к основам исследовательской работы, популяризация науки.

Ежегодно проводятся конференции отделений, а по материалам отчетной выпускается сборник "Вестник НОУ", где печатаются тезисы докладов и выступлений.