Виконання наукових досліджень в області хімії здійснюється в рамках діяльності наукових шкіл кафедр.

Наукова школа кафедри біофізичної хімії і нанобіотехнологій заснована академіком Р. В. Кучером. Сучасна проблематика досліджень – радикально-ланцюгові реакції окиснення органічних сполук молекулярним киснем у водному середовищі та розробка безпечних біоантиоксидантів (д-р хім. наук, проф. О. М. Шендрик); створення нових систем генерування активних радикалів для використання в процесах очистки стічних вод (д-р хім. наук, проф. Й. О. Опейда). Ще одним напрямком діяльності кафедри є синтез епоксидно-неорганічних нанокомпозитів, а також кополімерів та встановлення взаємозв’язку структура–властивості отриманих матеріалів (канд. хім. наук, доц. С. В. Жильцова, канд. хім. наук, доц. В. М. Мельниченко).

Наукова школа кафедри неорганічної, органічної та аналітичної хімії започаткована член-кореспондентом М. В. Мохосоєвим (синтез та властивості складних оксидних систем), першим ректором університету, академіком Л. М. Литвиненком (реакційна здатність нуклеофілів та механізми реакцій нуклеофільного заміщення) та академіком Вищої школи І. О. Шевчуком (екстракція органічними розчинниками). На теперішній час на кафедрі працюють наукові школи з неорганічної хімії: поліоксометалати рідкісних і рідкісноземельних елементів (д-р хім. наук, проф. Г. М. Розанцев), хімії твердого тіла (д-р хім. наук, проф. Є. І. Гетьман), органічної хімії: розробка кількісної теорії реакційної здатності органічних сполук (д-р хім. наук, проф. І. В. Шпанько, д-р хім. наук, проф. О. М. Швед), аналітичної хімії: хімія навколишнього середовища, розділення й концентрування речовин (канд. хім. наук С. В. Радіо).

Ми активно співпрацюємо з інститутами Національної академії наук України та Національних галузевих академій наук України, має тісні зв’язки з університетами Франції, Великої Британії, Німеччини, Польщі, Литви, Естонії, США, Канади тощо.

Дослідницька діяльність в області біології і екології здійснюється на кафедрах у відповідності з існуючими фундаментальними та прикладними проектами, та спрямована на вирішення актуальних питань ботаніки, екології, зоології, фізіології та біохімії рослин, біомоніторингу, біофізики, моделювання процесів у біологічних системах, мікології, біотехнології тощо.

Наукова діяльність кафедри ботаніки та екології спрямована на вивчення сучасного стану флори (квіткових рослин, альгофлори, бріофлори) та рослинності. Вивчення екології рослин, взаємовідносин рослин в популяціях, біоценозах, в тому числі штучних (агрофітоценозах, культурфітоценозах тощо). Резистентності рослин до дії чинників середовища. Питань вегетативного розмноження рідкісних декоративних рослин, інтродукції рослин, в тому числі з цінними господарськими якостями.На розробку методів фітоіндикації умов навколишнього середовища, фітодизайну та ландшафтної архітектури. Впливу фізичних чинників на ростові процеси грибів та рослин.Та на вивчення видового різноманіття мікофлори Вінничини.

Наукові дослідження кафедри біофізики і фізіології розвиваються у наступних напрямках:
наукова школа д-ра біол. наук, професора Альгімантаса Паулаускаса пов’язана з вивченням генетичної диверсифікації видів у природних популяціях, в тому числі і під впливом антропогенних факторів, а також процесів патогенезу. Канд. біол. наук, доцент Кавун Едуард Михайлович вивчає інтерференцію фізичних та хімічних сигналів у безхребетних, їх значення та роль в орієнтації та у комунікації серед комах; а також стан природних та штучних екосистем в умовах антропогенного тиску. Канд. біол. наук, Березовський Ігор Васильович працює над розробкою методів профілактики паразитарних хвороб прісноводних риб у водоймах Вінницької області. Овчинникова Юлія Юріївна приймає участь у розвитку Екологічної та Смарагдової мережі України, у розробці практичних кроків щодо збереження біорізноманіття, вивчення окремих видів безхребетних в екосистемах Східного Поділля.

Наукова діяльність кафедри фізики, загальної дидактики і педагогіки спрямована на вивчення питання управління освітнім середовищем професійного розвитку керівних і педагогічних працівників. Мета дослідження полягає в розробці теоретично обґрунтованої та експериментально перевіреної системи управління освітнім середовищем професійного розвитку педагогів. Провідною ідеєю концепції дослідження є розуміння того, що вдосконалення механізму управління освітнім середовищем професійного розвитку педагогів у навчальному закладі завдяки впровадженню відповідної системи, яка обґрунтована на всіх рівнях методологічного аналізу, є необхідною передумовою підвищення якості їх професійної компетентності.

Наукові дослідження кафедри розвиваються у наступних напрямах: кандидат педагогічних наук, доцент Інна Миколаївна Зарішняк працює над використанням інноваційних форм і методів впровадження в освітній процес закладів освіти. Доктор педагогічних наук, професор Віктор Юрійович Стрельніков працює над розробкою рекомендацій із приводу застосування сучасних технологій навчання у вищих навчаль­них закладах України. Розглядає технології інтенсивного навчання: модульні технології як відкриті системи навчання; технології дослідницького (евристичного) навчання; імітаційні технології навчання – соціально-психологічний тренінг, дискусійні технології навчання; кооперативне навчання, тех­нології навчання у співробітництві; проективна освіта.