В настоящее время институт физико-математических и естественных наук является структурным подразделение с огромным научным потенциалом и богатыми традициями. Научно-исследовательской деятельностью занимаются преподаватели во всех структурных подразделениях института, она проводится в рамках инициативных и финансируемых проектов и имеет фундаментальный и прикладной характер. Планирование научной деятельности осуществляется ежегодно всеми кафедрами института, которые ставят своей целью привлечение финансирования по НИР и НИОКР в виде подачи заявок в различные научные фонды, подготовку высокорейтинговых публикаций с индексацией в базах данных Web of Science и Scopus, участие преподавателей в значимых научных собраниях, а также внедрение результатов научной деятельности в образовательный процесс и привлечение к реализации научных проектов студентов.

Научно-исследовательская работа проводится по различным направлениям:

По кафедрам химии и общей и теоретической физики:

• Электролитно-плазменная обработка металлов и сплавов.

По кафедре химии:

• Электролитно-плазменная обработка металлов и сплавов;
• Исследование комплексообразования биоактивных лигандов с d-металлами в неводных средах;
• Разработка композитных материалов и их связующих;
• Исследование технологических и эксплуатационных свойств тканей и систем материалов.

По кафедре защиты информации:

• Интеллектуальные информационные системы, обладающие свойством поведения.
• Моделирование угроз и обеспечение информационной безопасности в локальной вычислительной сети.
• Модели и метод снижения сложности управления в организационно-технических системах.
• Математическое моделирование и автоматизированное проектирование технологических процессов
• Абелевы группы и модули
• Технологии дистанционного обучения в вузе

По кафедре прикладной математики и информационных технологий:

• исследование проблем фрактальной геометрии и теории хаоса;
• разработка концепции изучения фрактальной геометрии в вузе и школе;
• компьютерное моделирование дислокационных процессов в твердом.

По кафедре высшей математики:

• Актуальные проблемы обучения математике в школе и вузе;
• Качественная теория дифференциальных уравнений.

По кафедре биологии и экологии:

• Биоиндикация состояния природных экосистем на территории Костромской области;
• Комплексные геолого-геофизические исследования подводного вулканизма северной части Курильской островной дуги;
• Исследование биоразнообразия диких видов рода Rubus с использованием биотехнологического подхода с целью раскрытия их потенциала для улучшения сельскохозяйственных культур и сохранения их генетических ресурсов.

Руководство института и весь профессорско-преподавательский состав стремятся к тому, чтобы реализуемые в нашем институте научно-исследовательские проекты отвечали современным требованиям и стандартам.

Сотрудники института принимают активное участие в Международных и Всероссийских научных конференциях – Кишинев (Молдавия), Минск (Белоруссия), Краков (Польша), Каунас (Литва), Тэгу (Корея), Ухань (Китай), Гармиш-Партенкирхен (Германия), Тиват (Черногория), Липтовски-Микулаш (Словакия), Москва, Севастополь, Плес, Кострома и др. По результатам проведенных работ имеются публикации в научных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, статьи в журналах из списка ВАК РФ, а также значительное количество тезисов докладов конференций, патенты на изобретения и полезные модели.

За последние 5 лет в институте реализовано несколько научных проектов:

• Грант РНФ № 18-79-10094 «Разработка комбинированной технологии обработки поверхности стальных изделий электролитно-плазменным химико-термическим упрочнением и полированием» (2018-2021 г.г.).
• Грант Президента РФ № МД-1021.2019.8 «Развитие научных основ технологии электролитно-плазменной обработки металлов и сплавов» (2019-2020 г.г.).
• НИОКР по договору с НАО «СВЕЗА Кострома» на тему: «Разработка и применение клеевых композиций на основе карбамидоформальдегидных смол для производства фанеры марки ФК» (2017 г.).
• НИОКР по договору с ООО «Экохимпром» на тему: «Разработка и получение концентрата и рабочего раствора инсектицида на основе одного действующего вещества» (2018 г.).
• Грант РФФИ № 20-016-00134«Особенности морфогенеза цветка, факторы влияющие на плодоношение и получение суспензионной культуры у Rubus arcticus L. и Rubus chamaemorus L.» (2020-2022).

Преподаватели института публикуют результаты своей научно-исследовательской деятельности в различных центральных издательствах в виде монографий, учебников, учебных пособий: «Бобры заповедников Европейской части России», «Теоретические основы электролитно-плазменного нагрева и его применение для диффузного насыщения металлов и сплавов», «Элементы теории фрактальных множеств», «Что такое фрактальная геометрия», «Элементы теории дискретных динамических систем», «Фрактальная геометрия», «Компьютерные лабораторные работы по физике, химии, биологии».

В 2019 году в результате открытого конкурса на электронной площадке кафедрой биологии и экологии был выигран государственный контракт на выполнение работ по ведению Красной книги Костромской области в части ее переиздания и распространения, в результате при активнейшем участии учёных кафедры была переиздана Красная книга Костромской области.

Преподаватели института активно занимаются экспертной и консультационной деятельностью, участвуя в качестве экспертов в школьных олимпиадах и конкурсах, в комиссиях по проверке выполнения заданий ГИА и ЕГЭ, мастер-классах по предметам, экологических экспертизах, в рецензировании статей журналов различных издательств, в том числе международных.

Научные направления кафедр выполняют, кроме всего, важную роль в формировании профессионально ориентированных студенческих объединений, в частности, студенческое математическое общество, студенческие научные общества при лабораториях биотехнологии, технологии электролитно-плазменной обработки материалов, гидробиологии и ихтиологии, информационных технологий. Научно-исследовательская работа студентов ИФМЕН является органичной частью учебного процесса, позволяющей реализовать им творческий потенциал и углубить свои познания в выбранном научном направлении. Занимаясь наукой, студенты участвуют во внутривузовских, межвузовских, региональных, общероссийских и международных научных конференциях, олимпиадах, конкурсах, «круглых столах» и выставках, получают премии и стипендии президента РФ, губернатора и администрации г. Костромы и Костромской области. Большая часть студентов на момент защиты выпускных квалификационных работ имеют научные публикации.

Практику студенты проходят в различных учреждениях, школах и на предприятиях г. Костромы и области: Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Костромской области, Институт биологии внутренних вод РАН, Музей природы Костромской области, Заповедник «Кологривский лес», Управление Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций по Костромской области, Администрация Костромской области, Медицинский информационно-аналитический центр Костромской области,  ООО «Гелиос-С» (Кострома), ООО ММТР-технологии(Кострома), РКЦ «Пульс» (Кострома), ООО «Ростелеком» (Кострома), ООО КЮЗ Диамант; ООО Аргус-Сервис, ООО «Тензор», г.Кострома; ООО «Exactpro», г.Кострома; НАО «Свеза Кострома», ОАО «Буйский химический завод», Костромская ГРЭС; Волгореченский трубный завод; ФГБУ «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Центральному федеральному округу»; МУП г. Костромы «Костромагорводоканал»; Ювелирная компания SOKOLOV и др.