Para acelerar o desenvolvimento de soluções terapêuticas inovadoras para os doentes, a Daiichi Sankyo criou uma estrutura centralizada de apoio a uma actividade acelerada de investigação e desenvolvimento em regiões-chave que são o Japão e os Estados Unidos, a Europa e a Índia. Em Tóquio, cerca de 1.500 pessoas contribuem para ampliar a gama de produtos da empresa. Além disso, o Instituto de Investigação da Daiichi Sankyo em Edison, New Jersey, nos Estados Unidos, procura junto das empresas de biotecnologia dos EUA potenciais candidatos para aquisição de licenciamentos com interesse para o portfólio da companhia. Na Índia, a rede de investigação foi reforçada pela aquisição das novas instalações de Investigação de medicamentos da Ranbaxy.

A pesquisa e desenvolvimento clínico global de novas moléculas é coordenada a partir de Edison, em New Jersey, nos Estados Unidos, onde a Daiichi Sankyo Pharma Development está sediada. As actividades de desenvolvimento clínico na Europa são orientadas pela Daiichi Sankyo Development, localizada em Londres. Fases importantes no desenvolvimento farmacológico como o metabolismo dos fármacos e a formulação final do medicamento são realizadas em Martinsried e Pfaffenhofen, situados perto de Munique, na Alemanha.

A companhia tem também um núcleo fundamental de cientistas no Japão, que prosseguem um trabalho contínuo de investigação clínica para os mercados japonês e sudoeste asiático. Um total de cerca de 560 cientistas dão o seu contributo em projectos de pesquisa e desenvolvimento clínico global.

A Daiichi Sankyo estabeleceu uma rede mundial de investigação e desenvolvimento que une o Japão aos Estados Unidos, à Europa e à Índia. A maior parte da equipa de investigação e desenvolvimento tem a sua base estabelecida no Japão, em três locais nos arredores de Tóquio. Os Membros da equipa trabalham em estreita colaboração com a Daiichi Sankyo, Inc. nos Estados Unidos e com a Daiichi Sankyo Development, Ltd. na Europa. O Daiichi Sankyo Research Institute centraliza e sistematiza toda a informação sobre novas moléculas e terapêuticas.

As raízes da actividade de investigação e desenvolvimento da Daiichi Sankyo na Europa remontam a 1910 com a fundação da companhia farmacêutica "Luitpold-Werk" em Munique, na Alemanha. Mais recentemente, em 2008, a empresa de biotecnologia U3 Pharma juntou-se à Daiichi Sankyo. O terceiro pilar europeu das actividades de investigação da Daiichi Sankyo localiza-se em Londres, no Reino Unido.