ВИЛАР — единственная в России государственная научно-исследовательская организация, тематически, комплексно охватывающая проблемы сохранения генетических ресурсов растений и их использования в интересах человека. Научные исследования института в области ботаники и флористики нацелены на мобилизацию адаптивного потенциала растений, с одной стороны, в направлении использования эстето- арома- и фитотерапевтических возможностей растений, а с другой стороны, для создания сырьевой базы разрабатываемых институтом фитопрепаратов многоцелевого назначения.
В фундаментальных исследованиях особое место занимает метаболомика — интегрирующий показатель итогов реализации эндо- и экзогенных факторов биорегуляции.
В фармацевтической и общей медицинской направленности исследований важно выделить полнопрофильные доклинические исследования и комплексное клиническое изучение с организациями здравоохранения, а также работы по созданию биотест-систем молекулярного, клеточного, тканевого и нативного уровней для обеспечения фундаментальных исследований контроля качества и оценки безопасности процессов и продукции для человека.
Наряду с этим, институтом ведутся работы по сохранению биоструктур и биообъектов, а также работы в области археологической генетики и биоэлементологии.
При всем многообразии тематики и ее разносторонности, она объединяется общим научным направлением «науки о жизни».