У ВДУ імя П.М. Машэрава навуковыя даследаванні і даследча-канструктарскія работы выконваюцца кафедрамі, дзейнасць якіх на ўзроўні факультэтаў каардынуецца праблемнымі камісіямі па навукова-даследчай і вучэбна-метадычнай рабоце, а на ўзроўні ўніверсітэта – навукова-тэхнічным саветам і саветам універсітэта.

Навуковая і інавацыйная дзейнасць ВДУ імя П.М. Машэрава будуецца ў адпаведнасці з:

• Прыярытэтнымі напрамкамі навукова-тэхнічнай дзейнасці ў Рэспубліцы Беларусь на 2011–2015 гг., зацверджанымі Указам Прэзідэнта Рэспублікі Беларусь ад 22 ліпеня 2011 №378.
• Канцэпцыяй развіцця навукі ў Рэспубліцы Беларусь, адобранай пастановай Агульнага сходу Нацыянальнай акадэміі навук ад 03.02.2005 г. №2.
• Пералікам прыярытэтных напрамкаў фундаментальных і прыкладных навуковых даследаванняў Рэспублікі Беларусь на 2011–2015 гг., зацверджанымі пастановай Савета Міністраў Рэспублікі Беларусь 19.04.2010 г. №585.
• Указам Прэзідэнта Рэспублікі Беларусь ад 09.03.2009 г. № 123 "Аб некаторых мерах па стымуляванні інавацыйнай дзейнасці ў Рэспубліцы Беларусь".
• Рэгіянальнай праграмай "Інавацыйнае і інвестыцыйнае развіццё Віцебскай вобласці на 2011–2015 гг.", зацверджанай рашэннем Віцебскага абласнога Савета дэпутатаў 27.04.2011 г.
• Загадам рэктара ўніверсітэта "Аб удасканаленні навуковай дзейнасці" ад 17.09.2015 № 28-н.
• Загадам рэктара ўніверсітэта "Аб арганізацыі інавацыйнай і экспартнай дзейнасці ва ўніверсітэце" ад 2015/02/19 г. № 7-н.

Асноўнымі задачамі навуковай і інавацыйнай дзейнасці ў ВДУ з'яўляецца выкананне фундаментальных і прыкладных навуковых даследаванняў, інавацыйных праграм, універсітэцкіх праграм "Здаровы лад жыцця", "Навукова-педагагічныя кадры", "Арганізацыя навукова-даследчай работы навучэнцаў", развіццё творчай дзейнасці прафесарска-выкладчыцкага складу і студэнтаў, а таксама падрыхтоўка навукова-педагагічных кадраў вышэйшай кваліфікацыі.

Навуковая і інавацыйная дзейнасць ва ўніверсітэце будуецца па наступных прынцыпах:

- стымуляванне фундаментальных і прыкладных даследаванняў па прыярытэтных кірунках развіцця навукі і тэхнікі ў Рэспубліцы Беларусь;
- стварэнне ўмоў для развіцця прадпрымальніцтва ў сферы навукі і тэхнікі, стымуляванне і падтрымка інавацыйнай дзейнасці;
- садзейнічанне развіццю ва ўніверсітэце і на яго базе вучэбна-навукова-вытворчых комплексаў і інавацыйных прадпрыемстваў;
- фарміраванне і выкананне сумесна з ВНУ і навуковымі арганізацыямі рэгіёна навуковых і навукова-тэхнічных праграм і праектаў па напрамках, якія забяспечваюць паскоранае сацыяльна-эканамічнае развіццё рэгіёна;
- садзейнічанне развіццю міжнароднага навуковага і навукова-тэхнічнага супрацоўніцтва;
- падрыхтоўка навукова-педагагічных кадраў вышэйшай кваліфікацыі ў рамках навуковых школ універсітэта.

Напрамкі навукова-даследчай працы сфарміраваны зыходзячы з профілю падрыхтоўкі спецыялістаў з улікам навуковых прыярытэтаў, вызначаных у Рэспубліцы Беларусь, і кадравага забеспячэння кафедраў:

1. Развіццё тэорыі матэматычнага мадэлявання прыкладных задач, яе выкарыстання ў адукацыі і вытворчых працэсах
2. Эколага-біялагічнае і геаграфічнае абгрунтаванне рацыянальнага выкарыстання рэсурснага патэнцыялу і аховы навакольнага асяроддзя Беларускага Паазер'я.
3. Гістарычная дынаміка і духоўная культура грамадства: рэгіянальны і глабальны кантэкст.
4. Вызначэнне сацыяльнай ролі, заканамернасцей функцыянавання моў, літаратур, фальклору Беларусі ў кантэксце развіцця еўрапейскай і сусветнай культур.
5. Псіхолага-педагагічныя дэтэрмінанты стварэння і функцыянавання адукацыйнай прасторы.
6. Распрацоўка навукова-метадычнага забеспячэння прафесійнай падрыхтоўкі спецыялістаў сацыяльнай сферы ва ўмовах ВНУ.
7. Праектаванне і мадэляванне прадметна-прасторавага асяроддзя сродкамі дызайну, выяўленчага і дэкаратыўнага мастацтваў.
8. Тэарэтыка-метадалагічныя праблемы фарміравання прававой культуры моладзі на сучасным этапе.