Наукова діяльність НУХТ спрямована на розроблення теоретичних основ харчових технологій, їх інтенсифікацію та оптимізацію, створення нових прогресивних технологій і високопродуктивного обладнання, систем і засобів механізації трудомістких процесів і виробництв, нового енерговикористовувального обладнання та систем раціонального енерговикористання, на вдосконалення організації та підвищення ефективності харчових і переробних підприємств.
Відповідно до основних напрямів науково-інноваційної діяльності України та з урахуванням розвитку наукових шкіл НУХТ пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки в університеті є:
- Розроблення технологій харчових продуктів оздоровчої та профілактичної дії.
- Розроблення новітніх енерго- та ресурсозберігаючих технологій.
- Розроблення наукових основ технологічних процесів харчових, мікробіологічних і фармацевтичних виробництв із метою створення високоефективних технологій та обладнання, засобів механізації і автоматизації.
- Наукові основи створення сучасних пакувальних систем із забезпеченням тривалого зберігання харчової продукції.
- Підвищення ефективності діяльності підприємств харчової та переробної галузей АПК в ринкових умовах.
- Екологізація виробництв харчової та переробної галузей АПК.
- Розроблення принципово нових високоефективних технологій мікробного синтезу для одержання продуктів цільового призначення.
- Розроблення наукових основ створення автоматизованих систем керування для комп'ютерно-інтегрованих виробництв харчової і переробної промисловості.
- Розроблення нанотехнологій харчових продуктів.
- Розроблення нових інформаційних технологій прийняття рішень у виробничій та освітній діяльності.
- Розроблення новітніх науково-методичних та інформаційних технологій навчально-виховного процесу, спрямованих на підвищення якості вищої освіти.