Одним из главных направлений деятельности университета является научная работа. Неслучайно законодательство об образовании рассматривает вуз как центр образования, науки и культуры.

Институциональную основу для функционирования второй компоненты в МАТИ составляют:

- одиннадцать научно-исследовательских и проблемных лабораторий;

- Инновационно - технологический центр;

- Технопарк "Новые технологии".

Координацию деятельности подразделений университета в сфере научных исследований осуществляет Научное управление.

Также ведущие профессора и доценты осуществляют научное руководство рядом отраслевых лабораторий, организованных на промышленных предприятиях.

Работа ученых университета ведется в научных направлениях, определенных на ближайшие годы как приоритетные и критические Правительством Российской Федерации:

•  производственные технологии;

•  новые материалы и химические продукты;

•  электроника и приборостроение;

•  информационные технологии;

•  математические и физико-математические науки;

•  гуманитарные и экономические науки.

Сотрудниками университета выполняются научные исследования и осуществляются инновационные разработки в рамках почти 40 программ (федеральные целевые программы, научно- технические программы Минобрнауки России, а также других министерств, ведомств и организаций).

Фундаментальные исследования в основном, выполняются в рамках тематического плана по системе единого заказ-наряда и по результатам конкурсов грантов. Так, только с 1997 года учеными МАТИ получено более 350 грантов, в т.ч. и международных.

Например, совместно с Кингстонским университетом МАТИ реализован проект "Математические модели и менеджмент в экологии", поддержанный Британским Советом и Министерством развития Великобритании в рамках REAP (академическое партнерство). Руководитель проекта – Заслуженный деятель науки России, заведующий кафедрой "Прикладная математика", профессор, д.ф.-м.н. Л.А. Муравей. Целью проекта являлась разработка нового учебного курса, создание его мультимедийной версии и их внедрение в учебный процесс в университетах Российской Федерации и Великобритании. К настоящему времени результаты проекта используются в образовательных учреждениях Москвы, Краснодара, Ярославля, Астрахани, Петрозаводска, Кингстона и Кардиффа.

Разработки ученых университета экспонировались на международных выставках и отмечены многочисленными наградами, дипломами, медалями: "Ганноверская ярмарка", "Наука и промышленность Москвы" в Германии, Австрии, Монголии, Вьетнаме, "Высокие технологии оборонного комплекса", Конгресс ЮНЕСКО, "Информатика и образование", "Салон изобретений" в Брюсселе и др.

Ежегодно университет организует и проводит научно-технические конференции: «Новые материалы и технологии», «Международный аэрокосмический конгресс», «Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения», а также научно-технические семинары «Водородная технология», «Экология», «МАТИ-Сварка ХХ I век», «Управление качеством», «Быстрозакаленные материалы», «Применение ИПИ-технологий в производстве» и другие.

В МАТИ уделяется большое внимание привлечению к научной работе студенческой молодежи. С целью создания условий для раскрытия творческих способностей студентов в сфере научной деятельности, формирования у них навыков ведения научных исследований, укрепления научно – педагогических школ университета, обновления кадрового состава в МАТИ разработана и реализуется Концепция развития научно-исследовательской деятельности молодежи.

Управление научно - исследовательской деятельностью студентов осуществляет Совет по молодежной науке в состав которого входят представители администрации, руководители научных и учебных подразделений, известные ученые, представители профкома студентов и аспирантов и научной молодежи.

Познакомить широкую научную общественность с результатами своих исследований студенты МАТИ имеют возможность на международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения». Она проводится каждой весной начиная с 1974 года накануне 12 апреля - Дня космонавтики и посвящается подвигу первого космонавта Земли Ю.А. Гагарина.

В 1984 года Гагаринские чтения получили статус Всесоюзной научно-технической молодежной конференции, а в конце 90-х годов - Международной молодежной конференции. В настоящее время в ней принимают участие студенты, аспиранты и молодые ученые более чем из 100 вузов, НИИ и предприятий России, ближнего и дальнего зарубежья. В пленарных заседаниях научной программы конференции принимают участие летчики - космонавты России и зарубежных стран, известные ученые в области авиации, космонавтики и других областях техники а также в сфере экономики, социального управления, гуманитарных наук.