Mit dem HITS, dem Heidelberger Institut für Theoretische Studien, hat die Klaus Tschira Stiftung ein privates Forschungsinstitut gegründet, das sie über die HITS-Stiftung auch trägt. Das HITS betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik, dabei werden große, komplexe Datenmengen verarbeitet, strukturiert und analysiert und computergestützte Methoden und Software entwickelt.  Die Forschungsfelder reichen von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik.

Im Vordergrund steht die Entwicklung neuer theoretischer Ansätze zur Interpretation der sehr rasch wachsenden Menge experimenteller Daten. Dazu gehören auch Methoden wie Simulation und Data Mining. Die 11 Forschungsgruppen am HITS erforschen damit zum Beispiel, wie Galaxien entstehen und wie Sterne sterben, oder sie berechnen die Stammbäume von Insekten und Vögeln. Sie erstellen theoretische Grundlagen zur Verbesserung der Wettervorhersagen und arbeiten an neuen Methoden zur Entwicklung von Medikamenten. Die Qualität ihrer Arbeit wird durch eine Reihe von Auszeichnungen dokumentiert, zum Beispiel durch fünf hochdotierte ERC Grants des Europäischen Forschungsrats. Aktuell arbeiten etwa 120 Forscherinnen und Forscher aus 20 Ländern am HITS (Stand Mai 2018).

© HITS / Gülay Keskin Die private, gemeinnützige Forschungseinrichtung ging aus der EML Research gGmbH hervor. 2014 wurde die Klaus Tschira Stiftung als Hauptgesellschafterin durch die neugegründete HITS Stiftung abgelöst. Die HITS Stiftung, eine Tochter der Klaus Tschira Stiftung, stellt die Grundfinanzierung der HITS gGmbH auf Dauer sicher. Die Mittel dafür erhält sie von der Klaus Tschira Stiftung. Gesellschafter sind neben der HITS Stiftung die Universität Heidelberg und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das HITS arbeitet außerdem mit weiteren Universitäten und Forschungsinstituten sowie mit industriellen Partnern zusammen. Die wichtigsten externen Mittelgeber sind das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Europäische Union.

Die wichtigsten Ereignisse des HITS von 1997 bis 2016 sind in der „HITStory“ zusammengefasst.