Подразделения ВГУ, осуществляющие научно-исследовательскую деятельность, объединены в Департамент науки и инноваций, в который входят научные составляющие 17 факультетов, 5 научно-исследовательских институтов, 14 научно-исследовательских лабораторий совместного с Российской академией наук подчинения, 10 учебно-научно-производственных центров с ведущими предприятиями региона, Центр индустрии наносистем и материалов, Технопарк, Центр коллективного пользования научным оборудованием, Ботанический сад, заповедник «Галичья гора» и др.

В настоящее время научно-исследовательскую работу в университете ведут более 1400 преподавателей, более 100 научных сотрудников, в том числе 3 члена государственных академий (РАН и РАСХН), 1 лауреат Государственной премии Российской Федерации, 70 академиков и членов-корреспондентов российских общественных и зарубежных академий, 292 доктора наук, профессора, 43 ученых университета имеют почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации», «Заслуженный изобретатель РФ», «Заслуженный геолог РФ», «Заслуженный работник культуры России» и др.

Научные исследования в университете ведутся по 28 основным научным направлениям, среди которых несколько направлений относятся к области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий.

К настоящему времени в университете сформировалось более 40 научно-педагогических коллективов, получивших признание как в России, так и за рубежом. Ежегодно в университете выполняется свыше 200 научно-исследовательских работ. Ученые университета активно участвуют в конкурсах российских и зарубежных научных фондов. В 2007 г. учеными университета получено более 100 грантов и более 80 проектов получили поддержку в конкурсах научных программ. В 2007 г. общий объем финансирования НИР составил свыше 130 млн. руб.

Ежегодно Воронежский госуниверситет является организатором более 60 международных, российских, региональных и городских научных конференций и семинаров.

Каждый год учеными и педагогами университета публикуется около 100 монографий, 300 учебников или учебных пособий, более 3500 научных статей в отечественных и зарубежных научных изданиях. Университет издает 5 научных журналов. Журнал «Вестник Воронежского государственного университета», издаваемый в 12 сериях, включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.

Сотрудники университета активно занимаются инновационной деятельностью. Разработки ученых университета регулярно получают награды на выставках разных уровней.

Университет осуществляет послевузовское обучение в рамках аспирантуры, докторантуры и института повышения квалификации. Подготовка аспирантов проводится по 76, а докторантов по 7 научным специальностям. В университете работают 23 диссертационных совета по защите докторских и кандидатских диссертаций.