สถาบันฯ ให้การศึกษา ในระดับมหาบัณฑิต เป้าหมายสูงสุดประการหนึ่งของสถาบันโภชนาการ โดยการประยุกต์ใช้องค์ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ สนับสนุนการฝึกอบรม สำหรับบุคลากรทางด้านวิทยาศาสตร์ด้วยการยกระดับ มาตรฐานของบุคลากร ทั้งภาครัฐ และเอกชนโดยเฉพาะบุคลากร ทางด้านสาธารณสุข รวมทั้งองค์ความรู้ เพื่อการคุ้มครองผู้บริโภคอย่างมีคุณภาพ และเพื่อให้บรรลุจุดประสงค์ ดังกล่าว สถาบันโภชนาการ ได้ให้การศึกษา และการฝึกอบรมทั้งที่เป็นทางการ และไม่เป็นทางการ เพื่อตอบสนอง ความต้องการของรัฐบาล องค์กรพัฒนาระดับนานาชาติ ตลอดจนหน่วยงานภาครัฐ และเอกชน ทั้งนี้ เพราะสถาบันฯ มีเป้าหมายในการพัฒนาภาวะโภชนาการ ในระดับชาติ ชุมชน ครัวเรือน และบุคคล

หลักสูตรที่สถาบันโภชนาการเปิดสอน ได้แก่

• ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต สาขาโภชนศาสตร์ (Doctor of Philosophy Program in Nutrition)
• หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาพิษวิทยาและโภชนาการเพื่ออาหารปลอดภัย (ภาคปกติ) (Master of Science Program in Toxicology and Nutrition for Food Safety)
• หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาพิษวิทยาและโภชนาการเพื่ออาหารปลอดภัย (ภาคพิเศษ) (Master of Science Program in Toxicology and Nutrition for Food Safety)
• หลักสูตรวิทยาศาสตร์การอาหารเพื่อโภชนาการ (หลักสูตรนานาชาติ) (Master of Science Program in Food Science for Nutrition (International Program))
• หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาโภชนาการและการกำหนดอาหาร (หลักสูตรนานาชาติ) (Master of Science Program in Nutrition and Dietetics (International Program))
• หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาโภชนศาสตร์ (โครงการร่วมคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดีและสถาบันโภชนาการ มหาวิทยาลัยมหิดล) (ภาคปกติ)  (Master of Science Program in Nutrition)
• หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาโภชนศาสตร์ (โครงการร่วมคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดีและสถาบันโภชนาการ มหาวิทยาลัยมหิดล) (ภาคพิเศษ)  (Master of Science Program in Nutrition)