Изследователската дейност в Университета обхваща различни области от природните и обществените науки. Особено активни са изявите в следните направления:

• Информатика и информационни технологии.
• Микробиология и биотехнологии.
• Изследвания върху оползотворяване на природни суровини.
• Опазване на околната среда.
• Оптоелектроника и лазерна техника.
• Синтез на нови органични и неорганични вещества.
• Радиоактивни изследвания на почвата, водата и въздуха.
• Изследване на биологичното разнообразие в България с цел опазване на естествения генофонд и използване на подходящи видове в биологичната борба.
• Физиология на растенията и молекулярна биология.
• Проблеми на висшето образование.
• Изследване езика, литературата и културата на региона, страната, славянските и западноевропейските страни.
• Изследвания на личността.
• Социална, религиозна и етническа идентичност.

В поделение "Научна и приложна дейност" годишно се разработват над 120 договора, материално обезпечени от следните източници:

1. Международни програми.
2. Договори, сключени с Националния фонд "Научни изследвания".
3. Фонд "Научни изследвания" при Пловдивския университет "Паисий Хилендарски".
4. Стопански договори.