Tutkimustyö on oleellinen osa Kaukaan toimintaa. Rooliaan se alkoi muodostaa jo 1930-luvulla laadunvalvonnan muodossa, kun asiakkaat yrittivät painaa sellun hintaa alas väittämällä sitä huonolaatuiseksi. Samoihin aikoihin tutkimustoiminnan keskiöön nousivat laadunvalvonnan ohella muun muassa ympäristökysymykset.
Varsinainen tutkimusosasto perustettiin vuonna 1961 ja se oli vastuussa koko yhtiön tutkimus- ja kehitystyöstä. Osaston vastuulle tulivat olemassa olevan teollisuuden kehittäminen sekä tulevaisuuden teollisuuden suunnittelu. Painopiste oli ensin sulfiittisellutehtaan tuotekehityksessä, sulfiittisilkkimassatehtaan laaduntarkkailussa ja ympäristönsuojelussa. 1960-luvun aikana tutkimuksen painotus siirtyi silkkiselluloosasta sulfaattiselluloosaan.
Paperitehdasta perustettaessa 1970-luvulla ilmeni uudenlaisia tutkimustarpeita. Tällöin alettiin tutkia muun muassa paperin eri ominaisuuksia, selvitettiin laatukysymyksiä sekä valmistusmenetelmiä ja ennakoitiin mahdollisia tuotantohäiriöitä. Vuonna 1973, tutkimusosasto sai vastuulleen paperin, päällystysaineen ja valmiin tuotteen tuotekehitystutkimuksen, ja tavoitteeksi kehittää uusia tuotteita.
Tutkimusosasto toimi aluksi vanhan sulfiittitehtaan kahdessa eri laboratoriossa, mutta paperitehtaan valmistuessa tiloja laajennettiin ja laboratorioiden yhteydessä olevia tehdastiloja kunnostettiin tutkimuskeskuksen käyttöön. Koko toiminta saatiin saman katon alle vuonna 1975. Samoihin tiloihin siirtyivät myös ympäristönsuojelulaboratorio ja kemian laboratorio. Tutkimukseen on investoitu pitkäjänteisesti ja käytössä oleva välineistö on ollut jatkuvasti kansallisesti korkeinta luokkaa.
Kaukaan tutkimustoiminta keskittyi 1980-luvulla paperin kehitykseen. 1980-luvun lopulla sitosterolin kehittämistä varten rakennettiin pilotointihalli.
Vuonna 2002 UPM:n tutkimuskeskukset liitettiin samaan toimialaan ja yhdistettiin samaan organisaatioon. Muut tutkimuskeskukset lakkautettiin ja UPM:n toiminta keskitettiin Suomessa Lappeenrantaan kesällä 2005. Toiminta kehittyi yhä voimakkaasti ja pilotointilaitos perustettiin vuonna 2008.
Vuonna 2012 tutkimuskeskuksen nimeksi tuli Pohjois-Euroopan tutkimuskeskus (NERC). Tutkimuskeskuksessa työskentelee noin 180 henkilöä, ja tilaa tutkimuskeskuksella on yhteensä 7 000 neliömetriä. Tutkimustoiminnan kasvu Lappeenrannassa onkin ollut voimakasta.
Kehitys- ja tutkimustoimintaan kuuluvat muun muassa erikoispakkausmateriaalit ja -paperi, biokemikaalit, sellu, polymeerit ja molekulaariset biotuotteet, sekä tuotannon tuki UPM:n tuotantoyksiköille. Viime vuosina on aloitettu muun muassa biolääketieteen tuotteiden tuotanto. Toiminnan pohjana on vastuullisuus ja kestävä tuotesuunnittelu.
