Колективом кафедри природничих дисциплін і методики навчання здійснюється науково-дослідна робота у межах ініціативної теми: «Модернізація змістової складової професійної підготовки майбутніх учителів природничих спеціальностей із урахування сучасних педагогічних і біологічних досліджень», (державний реєстраційний номер – 0121U111221). Результати якої впроваджуються в освітній процес закладів загальної середньої, фахової передвищої та вищої освіти. Наукові здобутки науково-педагогічних працівників кафедри висвітлюються у монографіях, навчальних посібниках, фахових виданнях України категорії «А», «Б», закордонних виданнях і виданнях, що індексуються у міжнародних наукометричних базах даних Web of Science, Scopus тощо, визнаних МОН України.
При кафедрі природничих дисциплін із 2022 року діє наукова школа Юрія ШАПРАНА «Професійна підготовка майбутніх учителів природничо-математичних спеціальностей в умовах модернізації вищої школи». Основною метою діяльності якої є оптимізація процесу професійної підготовки майбутніх учителів природничо-математичних спеціальностей за умов модернізації вищої школи.
Викладачі кафедри входять до складу редакційних колегій наукових збірників і журналів («Професійна освіта: методологія, теорія та технології», «Scientia et societus», «Історія науки і біографістика» тощо), беруть участь у роботі спеціалізованих і постійно діючих рад із присудження учених ступенів доктора наук і доктора філософії (PHD), є офіційними опонентами дисертацій на здобуття наукових ступенів доктора наук і доктора філософії (PHD) (д.пед.н., професор Юрій ШАПРАН, д.і.н., професор Віктор КУЙБІДА) та експертами МОН України із конкурсного відбору фундаментальних і прикладних наукових досліджень, науково-технічних (експериментальних) розробок у галузі біологія (к.пед.н., доцент Людмила ДОВГОПОЛА). Науково-педагогічні працівники є членами журі Всеукраїнських конкурсів студентських наукових робіт із галузей знань і спеціальностей із «Біології», «Методики навчання природничо-математичних дисциплін» і раціонального природокористування тощо, науково-дослідних робіт МАН (д.пед.н., професор Юрій ШАПРАН, к.б.н., доцент Олена ДЗЮБЕНКО, к.пед.н., доцент Лариса Шаповал, к.пед.н., доцент Валентина ЛОПАТИНСЬКА, д.іст.н., професор Віктор Куйбіда).
Кафедра природничих дисциплін і методики навчання тісно співпрацює із науковими установами України з метою здійснення науково-дослідницької і професійної діяльності, зокрема:
- Академія міжнародного співробітництва з креативної педагогіки «Полісся»;
- Інститут розведення і генетики тварин імені М. В. Зубця НААН України;
- ТОВ «Всеукраїнський науковий інститут селекції»;
- Національний ботанічний сад імені Миколи Гришка НАН України;
- Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України;
- Інститут зоології ім. І. І Шмальгаузена НАН України;
- Інститут агроекології і природокористування НААН України;
- Ботанічний сад імені О. В. Фоміна КНУ імені Тараса Шевченка;
- Український державний еколого-натуралістичний центр учнівської молоді.