TÜBİTAK 2020-2021 Öncelikli Ar-Ge ve Yenilik Konuları’nın ve içeriklerinin belirlenmesi amacıyla 3 ana bölümde çalışmalar yürütülmüştür: ulusal önceliklerin haritalanması, küresel eğilimlerin haritalanması ve teknolojik birikimin tespiti. Cumhurbaşkanlığı İcraat Programları, 11. Kalkınma Planı, Sanayi ve Teknoloji Stratejisi 2023, BTYPK Teknoloji Önceliklendirme Çalışması, Milli Teknoloji Hamlesi Programı ve kamu kurumları tarafından hazırlanan ulusal çapta ve çeşitli sektörlere yönelik stratejiler semantik bir incelemeye tabi tutulmuştur. Farklı seviyelerde ve detaylarda belirtilen Ar-Ge, teknoloji ve yenilik ihtiyaçları listelenmiş, aynı seviyeye getirilmiş ve konsolide edilmiştir. Benzer çalışma Avrupa Birliği ve OECD’nin bilim, teknoloji, yenilik ile ilgili öngörü raporları; Ufuk2020 çalışma programları, NSF çağrı programları ve uluslararası kuruluşların teknolojik öngörüleri için de gerçekleştirilerek küresel eğilimler ortaya çıkartılmıştır. Haritalama çalışmalarının proje çıktı anketi sonuçlarının analizinden ortaya çıkan teknolojik birikim ile birlikte değerlendirilmesiyle öncelikli konular ve içerikler, teknolojik hazırlık seviyeleriyle birlikte taslak olarak hazırlanmıştır. TÜBİTAK destek birimleriyle taslak üzerinden görüşülerek nihai taslak oluşturulmuş ve 14 Şubat 2019’da yapılan Yönetim Kurulu toplantısında sunulmuştur. Yönetim Kurulu’nun olumlu görüşü sonrası nihai hale gelmiştir.
Belirlenen öncelikli Ar-Ge ve yenilik konuları TÜBİTAK'ın destek programları ve Milli Teknoloji Hamlesi Programında öncelikli olarak desteklenmektedir. TÜBİTAK 1001-Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, TÜBİTAK 1501-Sanayi Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı ve TÜBİTAK 1507-KOBİ Ar-Ge Başlangıç Destek Programı kapsamında sunulan proje önerilerine konu Ar-Ge faaliyetlerinin; "TÜBİTAK 2020-2021 yılı Öncelikli Ar-Ge ve Yenilik Konuları Çalışması"'nda yer alan öncelikli alan konularının en az birinin kapsamına, ilgi konu(lar) için belirlenen Teknoloji Hazırlık Seviyesi aralıklarında ilerleme sağlamak koşuluyla, girip girmediğinin belirtilebileceği ve gerekli açıklamaların yapılabileceği bölümler proje başvuru sistemine eklenmiştir. Söz konusu kriteri sağlayan projelere diğer kriterlerle birlikte ek puan verilmektedir.