Ботанический сад-институт занимается фундаментальными и прикладными научно-исследовательскими работами в области интродукции, генетики, акклиматизации с целью сохранения биоразнообразия растений, а также научно-просветительской деятельностью.

Направления исследований: разработка научных интродукции и акклиматизации растений на Урале и в Башкирии; сохранение и изучение генофонда природной и культурной флоры на основе живых коллекций; изучение, охрана и воспроизводство редких и исчезающих видов растений; селекция устойчивых сортов декоративных и плодовых культур; анализ популяционно-генетической структуры и микроэволюции лесных древесных видов, в том числе в связи с антропогенными воздействиями; обоснование путей селекционного улучшения лесных древесных растений на популяционной основе; разработка методов вегетативного размножения и технологий клонального микроразмножения редких и хозяйственно-ценных растений.