Botanikos sode atliekami įvairūs moksliniai tyrimai. Tiriama sodo augalų genetinė įvairovė, vaisių cheminė sudėtis, poveikis sveikatai, panaudojimo maisto ir farmacijos pramonėje galimybės, kuriamos naujos sodo augalų veislės. Atliekami vaistinių augalų tyrimai, vaistinės žaliavos paruošos ir jos kokybės vertinimas. Tiriamos augalų ligos ir kenkėjai. Atliekami augalų streso morfologiniai ir biocheminiai tyrimai, sumedėjusių augalų fenologiniai stebėjimai. Tiriamos retųjų augalų rūšių populiacijos, Lietuvos augalijos įvairovė ir dinamika, ūkininkavimo ir gamtotvarkos priemonių poveikis augalijai. Kuriamos naujos dekoratyvinių augalų veislės.
