Esta línea de investigación estudia las propiedades intrínsecas de los neutrinos. Investiga el fenómeno de las oscilaciones entre familias de neutrinos midiendo los parámetros que definen dichas oscilaciones y trata de dilucidar la naturaleza del neutrino, es decir si se trata de un fermión de Dirac o de Majorana. El IFIC lidera el experimento NEXT de búsqueda de desintegraciones doble beta sin producción de neutrinos, cuya detección implicaría que el neutrino es una partícula de Majorana. Asimismo participa en diversos experimentos de oscilaciones de neutrinos con aceleradores: el experimento T2K, que se está llevando a cabo en Japón y el experimento de próxima generación DUNE, en los Estados Unidos. En el pasado esta línea participó en los experimentos SciBooNE, K2K, HARP y NOMAD.