TEI, üstlenmiş olduğu, küresel ölçekte lider bir motor şirketi olma misyonu doğrultusunda, sahip olduğu yüksek imalat teknolojilerine paralel olarak, özgün tasarıma sahip yerli motor hedefi için planlı çalışmalar sürdürmektedir. 1996 yılında GE Aviation ile yürütülen J85 Ejektör Geliştirme Sistemi Projesi ile Ar-Ge çalışmalarına başlanmıştır. 2003 yılında Askeri Nakliye Uçağı A400M’in TP400-D6 motorunun tasarım, geliştirme mühendisliği ve üretim faaliyetleri için ITP firması ile Endüstriyel İşbirliği Anlaşması imzalanmıştır.

2004 yılında İnsansız Hava Aracı ve Hedef Uçak uygulamalarında kullanılabilecek turbojet ve turboprop gaz türbin motorlarının tasarım ve geliştirme faaliyetlerine başlayan ve İHA motorları ile ilgili tasarım çalışmalarını sürdüren TEI, son yıllarda pistonlu motorları da kapsayacak şekilde çalışmalarını genişletmiştir. Tamamen Türk mühendisleri tarafından tasarlanıp yerli imkanlarla üretilen, Türkiye'nin özgün ilk turbodizel havacılık motoru TEI-PD170, Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş.'ye teslim edilmiş ve ardından seri üretime geçmiştir.

TEI’nin ve ülkemizin ihtiyaçları doğrultusunda, havacılık motorlarının üretiminde kullanılan ileri teknoloji malzeme ve proseslerin yerli imkanlar ile geliştirilmesi ile ilgili projeler yürütülmektedir. Bu kapsamda Yakut, Dilek, Örs ve İnci projeleri ile sırasıyla havacılık uygulamaları için lazer katmanlı imalat, süperplastik şekillendirme, dövme ve titanyum hassas döküm prosesleri geliştirilmiş ve projeler başarıyla tamamlanmıştır. Halihazırda devam eden projeler: KRİSTAL (SX/DS Kanatçık Üretim Teknolojisi), DİNÇ (Havacılık Kalite Paslanmaz Çelik ve Nikel Süperalaşım Üretim Teknolojisi), ATOM (Havacılık Uygulamaları için Katmanlı İmalata Uygun Nikel Metal Toz Üretim Teknolojisi), ELEKTRON (Elektron Işını ile Ergitme Metodu ile Titanyum Katmanlı İmalat Teknolojisi), ASLAN (Havacılık için Alüminyum Döküm Proseslerinin Geliştirilmesi – TEI-PD170 Motor Bloğu)

TEI, yıllık cirosunun yaklaşık %10'unu aşan bir kısmı Ar-Ge çalışmalarına ayırmakta, her geçen yıl yükselen cirosuna paralel olarak Ar-Ge’ye ayırdığı pay da artırmaktadır. Araştırma ve geliştirme faaliyetlerine verilen önemin sonucu olarak, üst üste iki kez Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından Havacılık alanında en iyi Ar-Ge Merkezi seçilmiştir.