校舎に足を踏み入れた見学者が一様に息をのむのが、研究機関並みのインフラ設備です。「高校の実験室」という概念を根本から覆す環境が整えられています。
校内には、ナノレベルの微細構造を観察できる走査型電子顕微鏡（SEM）をはじめ、微細加工や細胞培養のためのクリーンルーム、高度な遺伝子解析を行うPCR装置、大型天体望遠鏡を備えた天体観測ドーム、本格的なバイオ実験室など、大学の研究室や企業の開発センターと遜色ない専門設備がズラリと並びます。
さらに、横浜サイエンスフロンティアでは「先端科学技術4分野」（バイオテクノロジー・環境・ナノテク・情報）を軸とした独自科目「課題研究」がカリキュラムの中心に据えられています。外部の大学教授や独立行政法人（理化学研究所やJAXAなど）の研究者が直接指導に訪れるサテライト講座も日常的に開催されており、高校生の段階で学術論文の執筆や国際学会でのポスター発表を経験する生徒も珍しくありません。
