依托各类科研平台，学院主要在水稻、南方大豆、玉米新品种创制、作物空间诱变育种、作物栽培管理、南方主要作物害虫种群系统控制、有害生物-寄主作物-天敌互作机制、群体微生物信号、生物防治与生物农药等领域开展科学研究。
近5年，学院主持和完成国家重点基础研究发展计划项目、公益性行业（农业）专项、国家自然科学基金重点项目等国家级科研项目132项，省部级项目160项，科研经费3.43亿元，获国家级和省部级科研成果奖励10项，取得授权发明专利50余项，审定品种24个，植物新品种权40个，发表SCI论文500余篇。围绕服务乡村振兴、粤港澳大湾区建设，在推广应用水稻、大豆新品种，印楝素、鱼藤酮等新农药，香稻技术、南方保护性耕作等新技术，以及柑橘黄龙病、香蕉枯萎病等植物重大病虫害绿色防控技术体系等方面做出了重要贡献。
