Колектив Ботанічного саду виконує значний обсяг наукових досліджень і має вагомі здобутки. Науковцями розробляються актуальні питання в галузі еколого-біологічних і морфо фізіологічних проблем інтродукції та адаптації рослин. Ведуться планові фенологічні спостереження, вивчаються морфологічні особливості росту і розвитку деревних і трав'янистих видів. Опрацьовуються елементи агротехніки вирощування декоративних і лікарських рослин, фізіолого-біохімічні тести стійкості та пристосування інтродуцентів до урбогенних умов. Виконується інвентаризація зелених насаджень на території підприємств, установ, організацій та інших землекористувачів, надаються фахові консультації.

За час функціонування Ботанічного саду його наукові співробітники приймали активну участь у виконанні таких наукових держбюджетних завдань як: "Інтродукція рідкісних і зникаючих трав'янистих лікарських рослин Західного реґіону України з метою впровадження в промислову культуру", "Підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісових і урбанізованих екосистем", „Особливості адаптації рослин на Львівщині”, „Еколого-біологічний аналіз колекційного фонду Ботанічного саду Українського державного лісотехнічного університету”, „Еколого-біологічні особливості та агротехніка вирощування рідкісних і перспективних видів рослин Ботанічного саду НЛТУ України”. Наукові працівники регулярно публікують свої наукові праці та беруть участь у науково-практичних конференціях України, близького та далекого зарубіжжя. За період 1991-2011 р.р. опубліковано близько 500 наукових праць. 

Основними завданнями Ботанічного саду діяльності є: 

• проведення науково-дослідних робіт з інтродукції, акліматизації та селекції, розмноження та ефективного використання рослин місцевої і світової флори;
• збереження, вивчення, відтворення і поповнення в штучних умовах генофонду живих рослин, особливо рідкісних та зникаючих;
• збагачення рослинних ресурсів України шляхом введення в культуру інтродукованих

  видів, впровадження у зелене будівництво та сільськогосподарське виробництво нових високопродуктивних і стійких рослин;

• проведення освітньо-виховної роботи з питань ботаніки, екології, охорони природи, селекції, рослинництва, декоративного садівництва, ландшафтної архітектури тощо;
• отримання якісного насіннєвого і вегетативного матеріалу, який пристосований до місцевих екологічних умов;
• догляд та утримання експозиційних, колекційних ділянок, реконструкція насаджень;
• проведення навчання спеціалістів, практики студентів, організація конференцій, семінарів, виставок та ін.

Доцільно виділити такі напрями з питання вивчення аборигенних та інтродукованих деревно-чагарникових рослин: 

•  вивчення біорізноманіття рослин природної флори та охорона рідкісних, ендемічних, зникаючих та реліктових видів і їх популяцій;
•  розробка пропозицій щодо впровадження у виробництво перспективних для лісового господарства високопродуктивних видів дерев та їх відмін і особин високо декоративних таксонів для потреб озеленення;
• створення маточників та лісонасіннєвих ділянок з цінних та елітних особин дерев і кущів, перспективних видів для заготівлі елітного вегетативного і генеративного матеріалу для вирощування садивного матеріалу;
• надання пропозицій щодо збагачення лісових та зелених насаджень цінними видами, перспективними для практичного використання в умовах регіону.

Науково-дослідна робота на експозиційно-колекційних ділянках трав'янистої флори базується на вивченні біолого-морфологічних та екологічних особливостей окремих видів рідкісних і зникаючих видів рослин природної флори ex situ, і передбачає:

• вивчення залежності сезонних ритмів розвитку від метеорологічних умов;
• дослідження насіннєвого та вегетативного способів розмноження;
• встановлення стійкості дослідних видів до несприятливих умов та захворювань;
• виявлення раціональних методів розмноження збільшення для подальшої реінтродукції;
• визначення ступеня декоративності дослідних видів з метою вивчення можливості їх подальшого використання в озеленені.