Факультеттің ғылыми-зерттеу жұмыстарының негізгі бағыттары:

• Математикалық физиканың классикалық емес есептерін шешудің аналитикалық және сандық әдістері;
• Қатты денелер физикасы және олардың физика-механикалық қасиеттерін зерттеу;
• Техногендік факторлар мен Жібек Жолы бойындағы тарихи-сәулеттік ескерткіштердің қауіпсіздігі арасындағы өзара байланысты, қоныстану аймақтарды, Сырдария-Қаратау өңірі флорасы мен фаунасын және басқа да стратегиялық объектілерді кешенді мониторинг негізінде бағалау және оларды қорғау іс-шараларын жүргізу, жаңа биопрепараттар дайындау үшін жаңа сіңірілу «жасыл технологияларын» әзірлеу;
• Өндірістік қатты, сұйық және газ тәрізді қалдықтарды залалсыздандыру, зарарсыздандыру және кәдеге жаратудың инновациялық технологияларын жасау мен ендіру және тауарлы өнімдерді алу;
• Жаңа әлеуметтік-экономикалық даму жағдайында білім беру жүйесін жетілдіру.

ҚР Білім және ғылым министрлігінің Ғылым комитетінің гранттық қаржыландыруымен «Математика» кафедрасының профессоры Б.Х.Турметов «Эллипстік теңдеулер және оның бөлшек ретті аналогтары үшін классикалық және классикалық емес есептерді шешу әдістерін құру» (10 млн. тг.), «Экология және химия» кафедрасының профессор міндетін атқарушысы А.Құрбаниязов «Аридті климаттағы ағынсыз көлдердің экожүйелерінің жағдайы мен оларды арал теңізінің қалдықты су қоймаларының мысалында шаруашылықта қолданудың мүмкіндіктері» (6 млн.тг.), «Математика» кафедрасының профессор м.а. М.Сұлтанов «Бөлшек дәрежелі эллипстік операторлардың математикалық модельдері үшін сызықтық емес кері есептерді шешудің сандық әдістері мен параллельді алгоритмдерінің гравиметрикадағы қолданыстары» (7 млн. тг.),  «Математика» кафедрасының профессор м.а. Б.Калимбетов «Сингуляр  ауытқыған теңдеулерде контраст құрылымдары және олардың фазалық өтеулерде қолданылуы» (7 млн. тг.) тақырыптары бойынша ғылыми-зерттеу жұмысы жүргізілуде.