Основний напрямок – охорона, вивчення та збагачення рослинного світу. Акцентування науково-дослідних робіт на інтродукцію, селекцію, розмноження та ефективне використання рослин. Забезпечення та проведення навчальної та навчально-виховної роботи з питань ботаніки, охорони природи, селекції, рослинництва, декоративного садівництва, паркового будівництва та ландшафтної архітектури.
Основні напрямки наукових досліджень ботанічного саду:

• збереження біологічного розмаїття рослинного світу, розробка наукових основ його охорони, особливо рідкісних та зникаючих видів;
• розробка практичних та теоретичних питань інтродукції, селекції та насінництва рослин;
• розробка наукових засад декоративного садівництва та ландшафтної архітектури;
• розробка наукових засад інтегрованого захисту рослин-інтродуцентів від збудників хвороб та шкідників;
• дослідження генетичних та фізіолого-біохімічних аспектів стійкості рослин до техногенних факторів забруднення навколишнього середовища;
• створення баз даних для ЕОМ про колекційний фонд рослин, рідкісних та корисних рослин регіону сприяє введенню в культуру найбільш цінних рослин-інтродуцентів, їх масового розмноження та використання в зеленому будівництві

Колекційний фонд рослин ботанічного саду зберігається у двох дендрологічних парках та теплицях загальною площею 2400 м2. Нараховує близько 3800 таксонів, у тому числі 2 тис. – оранжерейних, 204 – місцевої флори. Науково-дослідна робота виконується трьома науковими підрозділами