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 енергоощадливого обладнання та систем раціонального енергокористування, на вдосконалення організації та підвищення ефективності харчових і переробних підприємств.
Відповідно до основних напрямів науково-інноваційної діяльності України пріоритетними для наукових шкіл НУХТ є наступні:
- розроблення сучасних енерго- та ресурсозберігаючих технологій та нанотехнологій для виробництва якісних і безпечних харчових продуктів;
- розроблення науково-практичних засад створення високоефективних технологій, процесів та обладнання харчових, біотехнологічних, машинобудівних і пакувальнополіграфічних виробництв;
- розроблення сучасних пакувальних систем;
- розроблення автоматизованих систем керування та інформаційних технологій прийняття рішень у виробничій та освітній діяльності;
- розроблення принципово нових високоефективних технологій мікробного синтезу;
- екологізація виробництв у харчовій і переробній промисловості;
- найважливіші фундаментальні проблеми хімії та розвитку хімічних технологій;
- інноваційні напрями розвитку підприємств індустрії гостинності;
- розроблення нових наукових засад підвищення ефективності діяльності підприємств в харчовій і переробній промисловості.