Деятельность учёных Тимирязевки направлена на разработку агротехнологий нового поколения, экологически безопасных и экономически эффективных, обеспечивающих мобилизацию генетических ресурсов растений и животных, использование новейших методов биотехнологии, селекционной и племенной работы, конструирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия нового поколения.
Важным направлением научных исследований является разработка и освоение эффективных технологий переработки и хранения сельскохозяйственной продукции.
Учёными-экономистами разрабатываются научные основы стратегии развития АПК, организационно-экономических механизмов в аграрной отрасли, формирования продовольственного рынка, инновационных процессов. Ими представлена концепция развития информационно-консультационной базы, экономических и управленческих механизмов реализации аграрной политики, формирования и эффективного использования производственного потенциала в сельском хозяйстве.