Основними завданнями науково-дослідної діяльності університету є розвиток фундаментальних, пошукових та прикладних досліджень, зміцнення наукового співробітництва з провідними науковими центрами, виконання держбюджетних і госпдоговірних робіт, науково-виробнича діяльність, впровадження наукових розробок у виробництво.
МОН України для університету затверджені такі пріоритетні напрями наукових досліджень та розробок.
За тематикою наукових досліджень працює 19 науково-дослідних лабораторій. Університет виконує науково-дослідні роботи за замовленнями Міносвіти України, Міністерства з науки і технологій, Національного космічного агентства, підприємств та інших міністерств і відомств.
За останні 5 років університет виконував 191 науково-дослідних тему загальним обсягом 10 млн. 159 тис. грн. З коштів МОН України — 74, обсягом 7 млн. 743 тис. грн. За програмами Державного фонду фундаментальних досліджень виконувалося 13 проектів на суму 1 млн.103 тис. грн., в т.ч. отримано грант Президента України для докторів наук для здійснення наукових досліджень 150 тис. грн. Виконувалось 104 госпдоговірних роботи на загальну суму 1 млн. 313 тис. грн.
Новизна та високий рівень науково-технічних розробок університету підтверджені отриманими за останні 5 років більше як 400 авторськими свідоцтвами і патентами на винаходи, публікацією 79 монографій, опубліковано більше 100 публікацій у науково-методичних базах даних (Scopus, Web of science та аналогічного рівня) .
Розробки науковців університету неодноразово (43 експонати) представлялись на міжнародних виставках, зокрема, в останні роки на: Міжнародній виставці навчальних закладів «Сучасна освіта в Україні», Міжнародній агропромисловій виставці «Агро», Міжнародному проекті «Scientific Fun — наукові пікніки в Україні», Міжнародному інвестиційному форумі, Спеціалізованій експозиції ВНЗ «Наука і Освіта».
Значна увага в університеті приділяється організації науково-освітніх конференцій з різних напрямків наукової роботи. В 2010-2014 рр. на базі університету проведено 68 конференцій, з них 18 міжнародних з участю науковців США, Англії, Австралії, ФРН, Республіки Польща, Росії.
Для ефективного використання наукового потенціалу університету, впровадження інноваційних розробок у виробництво, їх комерціалізації на базі університету продовжує роботу (заснований у 2011р.) науковий парк «Інноваційно-інвестиційний кластер «Тернопілля». Пріоритетними напрямами роботи наукового парку є: енергозберігаючі та енергоощадні технології на основі альтернативних та відновлювальних джерел енергії; інформаційні технології (супутникові, наземні системи зв’язку та моніторингу, комп'ютерні мережі, цифрова обробка сигналів); екологічний моніторінг, аудит, контроль за допомогою супутникових систем дистанційного зондування Землі, системи очищення довкілля, зменшення рівня парникового ефекту згідно рішень Кіотського протоколу; розробка методів оцінювання та продовження залишкового ресурсу важливих об’єктів тривалої експлуатації.
В університеті активно працює студентське наукове товариство. Ще в стінах Alma Mater студенти починають займатися наукою, беруть участь в семінарах і конкурсах, виступають з доповідями на конференціях, публікують свої роботи. Для підтримки студентів, які мають відмінні успіхи в навчальній і науковій діяльності, засновано стипендії імені Івана Пулюя.
В університеті видається 3 наукових журнали: «Вісник ТНТУ», «Галицький економічний вісник» та електронний журнал «Соціально-економічні проблеми і держава», які внесені ВАК до переліку фахових видань з технічних, фізико-математичних та економічних наук. Науковий журнал «Вісник ТНТУ» входить до міжнародної науково метричної бази Inspec.