Bên cạnh việc giảng dạy, Khoa Toán – Thống kê cũng rất chú trọng đến các hoạt động nghiên cứu khoa học, nhằm mục đích nắm bắt được những kiến thức khoa học mới nhất để ngày càng nâng cao chầt lượng đào tạo và góp phần đưa Đại học Tôn Đức Thắng trở thành một Đại học nghiên cứu có uy tín trong khu vực.

Các hướng nghiên cứu truyền thống của khoa là:

- Giải tích số và ứng dụng.

- Lý thuyết vành.

- Bài toán ngược trong cơ học và vật lý.

Gần đây, cùng với việc mở ra ngành đào tạo mới là Thống kê, Khoa đã hợp tác với một số trường đại học trong và ngoài nước cùng nghiên cứu một số hướng trong thống kê như:

- Ma trận Wishart.

- Bài toán phân loại, phân cụm trong thống kê ứng dụng.

- Hồi qui phi tuyến nhiều chiều