磁电子学材料，高有序金属间化合物的基本物性，磁相变材料的基本物性，磁性单晶的生长动力学研究和结构，新型磁性材料的探索和开发。

吴光恒研究员领导的课题组是国内外最早从事铁磁性形状记忆合金的团队之一。从1998年开始，研究磁性形状记忆合金，重点研究单晶磁性形状记忆合金的特性和新材料开发。提出了磁场控制形状记忆的研究课题和获得了许多突出的实验结果。当前国际上5种Heusler合金型磁性形状记忆合金中有3种出自所带领的研究组。在基础研究方面，采用基于第一性原理计算方法，预测新材料的存在，实现能带设计和调节。吴光恒研究员，先后完成和正在执行国家863，973项目（子课题），国家自然科学基金重点项目等十余项；完成国家“载人航天”科学实验项目3个；完成国家特别项目2个；主持完成基金委面上基金、其他部委、地方项目十余项。自1994年以来，在Nature Communications，Physics Review B，Applied Physics Letter等专业杂志发表SCI收录文章300多篇。十余次次在国际系列会议上做特邀报告。受邀在台湾、香港和国内十几个单位报告和讲学。近年来培养的博士、硕士研究生中，先后6人次获得中科院优秀研究生冠名奖，其中1人获得院长特别奖（2012）。本人获得中国科学院优秀导师院长奖。毕业学生多人获洪堡学者和JSPS等海外基金资助出国研究和在国内著名大专院校和研究单位工作。