Науково-дослідна робота відділу зосереджується на розв"язуванні методичних проблем навчання біології, хімії, фізики й астрономії в сучасній українській школі і спрямовується на задоволення суспільного запиту на якісну природничо-наукову освіту й особистісних прагнень здобувачів освіти щодо пізнання основ світобудови, безпечного і здорового життя в довкіллі, використання здобутків новітніх технологій і джерел інформації. До кола наукових розробок відділу входить дослідження й обгрунтування наукових засад добору змісту курсів біології, хімії, фізики й астрономії в основній і старшій школі та його відображення у навчальних програмах, підручниках і посібниках для учнів, а також розроблення компетентнісно орієнтованих методик навчання згідно з концепцією"Нової української школи".
