Sont rassemblés ici les laboratoires de chimie et de physique, dont certains intègrent d'ailleurs de manière étroite ces deux disciplines, ainsi que le secteur de la science des matériaux, qui est généralement rattaché à la chimie, mais concerne aussi le génie des procédés et certains aspects physiques.
Dans ce pôle, un thème transversal important est celui des nanosciences et nanomatériaux.

Les disciplines de ce pôle entretiennent des relations étroites afin de conduire des recherches pluridisciplinaires, avec la volonté d'introduire de nouveaux concepts issus des mathématiques, de l'informatique et des sciences fondamentales. Ces recherches sont fortement motivées par des contraintes et des verrous conceptuels, méthodologiques ou technologiques et des enjeux sociétaux ;
elles sont donc liées aux activités industrielles à travers de nombreuses collaborations et participent très fortement au transfert dans l'esprit des disciplines de l'ingénierie.

Les thématiques de recherche de ce pôle couvrent un champ très vaste allant de l'étude des origines et de l'évolution de l'univers et des planètes du système solaire, jusqu'à l'évolution de notre Terre au travers de son fonctionnement actuel, marqué par une pression anthropique croissante.
Grâce à des compétences croisées en physique, chimie, astronomie, météorologie, écologie, géologie et biologie, ces études passent par des approches théoriques, des observations, des expériences et des développements instrumentaux, et par la modélisation numérique.

De fortes compétences sont réunies pour étudier la complexité du vivant à tous les niveaux d'organisation : de la molécule à l'écosystème en passant par la cellule, l'organisme et les populations actuelles et anciennes. L'émergence de ce pôle facilitera l'intégration des connaissances acquises sur ces différents niveaux d'organisation.
Au-delà des enjeux cognitifs, ce pôle créera des conditions favorables pour que les biologistes toulousains, fortement engagés dans des programmes de valorisation en santé, agrobioscience et environnement, atteignent leurs objectifs.

Les activités de cet axe sont organisées autour de la didactique des langues pour spécialistes d'autres disciplines, l'analyse des processus d'information et de communication à l'oeuvre dans des mondes divers (scientifique, industrie, grand public) et l'étude des organisations comme productrices et consommatrices de connaissances. La structuration de cet axe doit ainsi favoriser l'étude de ces
domaines et leur influence sur les débats sociaux.