Moksliniai tyrimai atliekami Fundamentinių mokslų fakultete pasižymi tarpdiscipliniškumu, kurį fakulteto mokslininkai ir dėstytojai plėtoja tokiose Vilniaus Gedimino Technikos Universiteto prioritetinių mokslo kryptyse: 1. Fundamentiniai medžiagų ir procesų tyrimai. 2. Informacinės ir komunikacijos technologijos. 3. Aplinkos ir energijos technologijos.
Fundamentinių mokslų fakultete įvertinant visuomenės ir verslo poreikius vykdomi moksliniai tyrimai šiose tematikose: 1. Fizinių, technologinių ir ekonominių procesų matematiniai modeliai ir metodai. 2. Biokatalitinių procesų modeliavimas. 3. Energijos šaltinių medžiagos ir technologijos. 4. Dirbtinio intelekto ir sprendimų priėmimo sistemos. 5. Informacijos ir informacinių technologijų sauga. 6. Informacinės technologijos, ontologinės ir telematikos sistemos. 7. Aplinkos apsaugos technologijos.
Fakulteto mokslininkai ir dėstytojai aktyviai vykdo mokslinius tyrimus bendradarbiaujant su kitomis Lietuvos ir užsienio mokslo institucijomis, verslo atstovais ir visuomeninėmis organizacijomis. Motyvuoti studentai jau nuo pirmojo kurso skatinami įsilieti į mokslinę veiklą.