Кафедри педуніверситету упродовж останніх років зосередили зусилля на проведенні фундаментальних і пошукових досліджень з пріоритетних напрямків науки.

Головну увагу зосереджено на структурній перебудові науки в інтересах суспільства, підвищення її ролі у розв'язанні завдань соціально-економічного розвитку України, духовного збагачення народу, на фундаментальних дослідженнях в галузі гуманітарних, психолого-педагогічних наук, проблем освіти.

За п`ять років (1996-2000) викладачами опубліковано 4375 одиниць наукової продукції, в тому числі 43 монографії та 205 підручників і навчально-методичних посібників. Помітна частина з них рекомендована Міністерством освіти і науки України до впровадження в навчально-виховний процес.

На базі педуніверситету протягом останніх п'яти років проведено близько 30 наукових конференцій, серед них 11 міжнародних, зокрема "Методичні перспективи ТЕСОЛУ XXI-го сторіччя", "Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми", "Фізична культура, спорт та здоров'я нації", ІІ міжнародна алгебраїчна конференція, присвячена пам`яті професора Л.А.Калужніна, міжнародна астрономічна конференція "КАММАК-99". В їх роботі взяли участь не лише науковці України, а й вчені США, Канади, Німеччини, Великої Британії, Чехії, Польщі, Болгарії, Росії, Білорусі, Молдови та інших країн.

У 1999 році започатковане видання "Наукових записок" Вінницького державного педагогічного університету (серії "Педагогіка і психологія", "Філологія", "Історія"). Наукові записки із серій "Педагогіка", "Історія" та "Філологія", як і матеріали міжнародної конференції "Фізична культура, спорт і здоров`я нації", включені ВАК України до переліку наукових видань, в яких можуть публікуватись основні результати дисертаційних робіт.

У науково-дослідній роботі педуніверситет співпрацює з АПН України, відповідними науково-дослідними інститутами НАН України, Київським національним університетом імені Т.Г.Шевченка, Національним педагогічним університетом ім. М.Драгоманова та іншими вищими навчальними закладами і науковими центрами України.

Кафедри відповідно до їх специфіки встановили в різних формах творчі зв'язки з науковими центрами і навчальними закладами Росії, Білорусі, Молдови, США, Великої Британії, Німеччини, Італії, Польщі та інших країн. Успішно реалізуються різноманітні програми академічних та наукових обмінів.

Наукова робота студентів переважно зосереджена в наукових гуртках, товариствах і проблемних групах, які функціонують при кафедрах. Щороку студенти захищають понад 350 дипломних робіт, беруть участь в міжнародних та республіканських наукових конференціях, Всеукраїнських студентських олімпіадах. Так, лише у 1999-2000 навчальному році студенти педуніверситету вибороли 10 призових місць на II етапі Всеукраїнських студентських олімпіад.