Научно-исследовательская работа в педуниверситете проводится по приоритетным направлениям развития науки и техники. Так, на кафедре физики разрабатываются новые технологии целенаправленного управления эволюцией структуры конструкционных материалов с целью повышения комплекса их физико-механических свойств (научный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор Зузяк П.М.).

На кафедре естественных наук работают над изучением научных основ и разработкой процессов получения фосфора, фосфороемких продуктов, удобрений и материалов при переработке фосфоритов Волынского и Подольского месторождений (научный руководитель - доктор технических наук, профессор Крикливый Д.И.). Эти исследования защищены патентами и являются актуальными.

Ряд важных результатов по фундаментальным исследованиям в области математики получен под руководством профессора Абрамчука В.С. и доцента Сохацкого Ф.М.

Совместно с Академией педагогических наук Украины плодотворно работает научная школа по проблемам нового содержания образования и методики обучения, воспитания в вузах и школе (научный руководитель - доктор педагогических наук, профессор Сметанский М.И.). Результаты теоретического исследования апробированные в школах нескольких районов Винницкой области, получили высокую оценку среди педагогических работников.

В течении многих лет в педуниверситете исследуются проблемы, связанные с использованием в учебном процессе современных средств вычислительной техники. Так, на педагогическо-индустриальном факультете работают над теоретико-методологическим и научно-методическим обоснованием концептуальных основ государственного стандарта образования в области подготовки квалифицированных рабочих в ПТУ на основе использования компьютерной техники (научный руководитель - доктор педагогических наук, профессор Гуревич Р.С.). На кафедре украинского языка исследуют теоретико-методические основы разработки и внедрения современных информационных технологий при изучении украинского языка в вузе (научный руководитель - доктор филологических наук, профессор Иваницкая Н.Л.).

Весомые результаты получены в результате создания в Винницком государственном педагогическом университете совместно с Институтом педагогики и психологи профессионального образования АПН Украины научно-исследовательской лаборатории по проблемам внедрения новых информационных технологий в учебно-воспитательный процесс (на базе экспериментальной педагогической площадки ВПУ-4). Научный руководитель - проф. Гуревич Р.С., научный консультант - проф. Шунда Н.М.

Совместно с Национальным университетом физической культуры и спорта и Национальным Олимпийским Комитетом Украины начата работа по медицинскому обеспечению олимпийских сборных Украины по игровым видам спорта (одним из ведущих научных сотрудников этого проекта является проф. Белкания Г.С.). Аналогичные исследования проводятся по заказу Национального Олимпийского Комитета Польши.