Научная работа в Политехническом университете - важнейшая составляющая его деятельности. Ученые-политехники внесли заметный вклад в развитие фундаментальной и прикладной науки. Всемирно известны труды А.Ф. Иоффе, П.Л. Капицы, Н.Н. Семенова, М.А. Шателена, А.А. Байкова, Ж.И. Алферова и многих других ученых, чья творческая жизнь связана с Политехническим институтом.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 мая 2010 г. №812-р в отношении СПбГПУ установлена категория «Национальный исследовательский университет», что явилось признанием его роли и возможностей как в области подготовки кадров, так и в мультидисциплинарных научных исследованиях и разработках мирового уровня. Программа развития СПбГПУ как национального исследовательского университета утверждена Министерством образования и науки Российской Федерации 26 июля 2010 г.

Научные исследования в Политехническом университете ориентированы на поиск инновационных решений наиболее значимых проблем в следующих областях науки, техники и технологий:

• Ядерная физика, физика конденсированного состояния, физика плазмы и управляемый термоядерный синтез, радиофизика и электроника, физико-химические основы организации биологических систем, медицинская физика и техника, физическая химия.
• Физико-технические проблемы энергетики, рациональное использование природных ресурсов, системы городского хозяйства и жизнеобеспечения.
• Вычислительная техника, управление и кибернетика, робототехника, телекоммуникационные системы.
• Механика, конструкционные материалы, наноматериалы и нанотехнологии, физико-химические основы металлургических процессов.
• Экономика и управление народным хозяйством, мировая экономика, финансы, управление в социальных и экономических системах.
• Социальная философия, философия и история науки и техники, история и методология политических наук, теория права и государства.

Один из основных принципов организации образовательного процесса в Политехническом – обязательность участия студентов в научно-исследовательской работе кафедр и Центров университета, лабораторий институтов Академии наук и отраслевых исследовательских организаций. Эстафету студенческой науки принимают аспиранты и молодые ученые. Это сотрудничество поколений очень плодотворно, о чем свидетельствуют результаты конкурсов, конференций и олимпиад самого высокого уровня.

Активная научно-исследовательская деятельность обеспечивает плодотворную подготовку научных кадров высшей квалификации в форме аспирантуры и докторантуры.

Высокий авторитет вуза привлекает большое внимание научной общественности к проводимым в Университете конференциям, значительная часть которых имеет международный статус.

Общее руководство работой  научного комплекса осуществляет проректор университета по научной работе. Научно-технический совет университета возглавляет ректор.