Организация научно-исследовательской работы в университете ведётся через Управление научных исследований, в состав которого включены: научно-организационный отдел, научно-исследовательский отдел, отдел аспирантуры, докторантуры и аттестации научно-педагогических кадров. Непосредственное проведение научных исследований помимо кафедр осуществляют ряд инновационных и исследовательских структур университета. Это «Центр инновационных агротехнологий и почвенно-агрохимических исследований», «Центр зооветеринарных исследований и оценки качества продукции животноводства», «Центр агроинженерных исследований»,

Научные подразделения центра инновационных агротехнологий и почвенно-агрохимических исследований
1. Научно-исследовательский институт Химизации сельского хозяйства и агроэкологии.
2. Фундаментальная научно-исследовательская лаборатория «Агрогенез и плодородие агрогенных почв».
3. Лаборатория микроклонального размножения растений.
4. Научно-исследовательская лаборатория «Комплексное использование и охрана водных ресурсов».
5. Учебно-опытная сельскохозяйственная станция.
6. Учебно-практическая лаборатория защищенного грунта.

Научные подразделения центра зооветеринарных исследований и оценки качества продукции животноводства
1. Лаборатория физиологического статуса животных.
2. Лаборатория ПЦР диагностики.
3. Центр маркерной селекции
4. Лаборатория оценки качества пищевых продуктов.
5. Лаборатория анализа шерсти.
6. Учебно-научный центр факультета ветеринарной медицины.

Научные подразделения центра агроинженерных исследований

1. Отраслевая научно-исследовательская лаборатория новой техники и технологий.
2. Научно-исследовательская лаборатория «Полифункциональные защитные и ремонтные покрытия деталей сельскохозяйственной техники».
3. Лаборатория «Микроклимат животноводческих помещений»
4. Лаборатория «Электротехнологии, электрооборудование и энергоаудит».

В связи с увеличением количества структурных подразделений осуществляющих научную деятельность в последнее время в Алтайском ГАУ значительно выросли масштабы и глубина научных исследований. Научные разработки коллектива университета нашли   признание не только в регионе но и за его пределами. Сегодня научная работа университета осущест­вляется в тесном сотрудничестве с более чем 50 ву­зами и научно-исследовательскими учреждениями.

Профессорско-преподавательский состав, аспиранты и студенты вуза работают над актуальными проблемами сельского хозяйства, активно разрабатывают научные основы рационального использования земельных и водных ресурсов, повышения плодородия почв, увеличения производства и повышения качества зерна, кормов и продуктов животноводства, лечения болезней животных, повышения эффективности использования техники и по другим вопросам. 

В частности  ведутся работы по такой актуальной тематике как   «Разработка  состава и проектирование линии по производству  органоминеральных удобрений (ОМУ) на основе отходов птицеводства с использованием биоферментов»,   «Изучение эффективности препарата нанокремния при возделывании  сельскохозяйственных культур», «Анализ кормления маралов рогачей и пути повышения его питательности» и др.

Результаты их творческих изысканий озвучиваются на проводимых в университете научно-практических конференциях. Именно на них представители аграрной отрасли края могут познакомиться с новыми достижениями российских ученых и ученых стран мирового сообщества. Наибольшее значение из них приобрела ставшая традиционной, проводящаяся вот уже четырнадцать лет, Международная научно-практическая конференция «Аграрная наука – сельскому хозяйству». В ее работе активное участие принимают ученые России, стран ближнего и дальнего зарубежья, представляя ежегодно более пятисот тезисов докладов по различным отраслям аграрного производства.

Результаты научных исследований ученых и аспирантов вуза публикуются в научном журнале «Вестник Алтайского государственного аграрного университета», входящим в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата  и доктора наук, выходящем в вузе с 2001 года.

В последние годы университет с успехом принимает участие в Российских, межрегиональных и региональных выставочных и конкурсных мероприятиях, например, таких как агрофорумы «День российского поля», «День сибирского поля» и др.

 В текущем тысячелетии 37 инновационных проектов  и работ, выполненных в Алтайском ГАУ становились победителями конкурса  «Премия Алтайского края в области науки и техники». Среди 57-ми их авторов четырежды лауреатами  становились доктора наук, профессора  Макарычев С.В.,  Афанасьева А.И. и  ст. преподаватель Желтунов М.Г.; трижды - доктор наук, профессор Яшутин Н.В., а по два раза лауреатами премии были доктора наук: Антонова О.И., Сарычев Н.Г., Кундиус В.А., Болотов А.Г., Федоренко И.Я., Дробышев А.П., доцент Васильев С.Н., сотрудники университета Куркин С.С., Дёмин В.А.

В рамках сотрудничества с агропромышленными предприятиями на базе кафедры сельскохозяйственной техники и технологий АГАУ создан и открыт 7 декабря 2018г.  учебно-консультационный центр АлтаКАМ. Оборудование центру (информационное интерактивное оснащение, техника, узлы, агрегаты, макеты, действующие установки) предоставлено 12 предприятиями аграрного машиностроения края, а также ведущими отечественными (ООО КЗ «Ростсельмаш»,  АО «Петербургский тракторный завод») и зарубежными партнерами (компании «Амазоне», «Кроне», «Джон Дир») производителями сельскохозяйственной техники.

Сегодня инновационные разработки учёных университета  внедрены на многих сельскохозяйственных предприятиях края. Общее число зерносушильных комплексов карусельного типа, построенных по изобретениям сотрудников Алтайского ГАУ в Алтайском крае приближается к 30. В последние годы они были введены в эксплуатацию в ЗАО «Колыванское», ЗАО «Бурановское», ООО «Логовское» (Первомайский район), в крестьянском хозяйстве «Золотая осень» (Алейский район), ООО «Рыбное» (Каменский район), на Федеральном государственном унитарном предприятии Племенной завод «Комсомольское» (Павловский район). Число построенных по проектам  с включенными в них разработками наших ученых  комбикормовых заводов составляет 7. Они размещены в ООО «Система» (Топчихинский р-н), ООО «Ануйское» (Петропавловский р-н), ООО «Чернокурьинское» (Мамонтовский р-н), в 2016 г. – на Федеральном государственном унитарном предприятии Племенной завод «Комсомольское» (Павловский р-н) и ООО «КемСибТранс» (г.Бийск). Реконструкция зерноочистительных агрегатов и модернизация семяочистительных-сушильных комплексов проведены в ООО «Победа»  Шелаболихинского района, ООО «Лео» Калманского района, ФГУП ПЗ «Комсомольское» Павловского района и др. 

Сошники для прямого посева по нулевой технологии, конструкции ученых Алтайского ГАУ изготовлены и установлены на более сотни сеялок работающих в разных регионах Российской Федерации и Республике Казахстан.

В сельском хозяйстве  отраслевым стандартом становится использование систем геопозиционирования, комплексного управления парком техники, точного земледелия, автоматизация процессов в комбикормовом производстве.   Ученые университета активно включились цифровизацию этих процессов.

Большое внимание отводится  участию ученых университета  в совместных международных научных проектах, грантовых программах. А также  международным программам, позволяющим студентам и аспирантам ознакомиться с передовым сельскохозяйственным опытом зарубежных стран. Алтайский ГАУ организует летние стажировки (практики) в Германии - в хозяйствах и на предприятиях. За период с 2005 по 2018 год в практических программах университета приняли участие более 200 студентов. Также были организованы поездки в партнерские вузы Германии групп преподавателей и студентов, с целью ознакомления и повышения квалификации.

В настоящий момент партнёрами Алтайского ГАУ в Германии являются:

- Университет прикладных наук Анхальт, г. Бернбург

- Университет прикладных наук Оснабрюк, г. Оснабрюк

- Германский союз экологического равновесия стран Европы, г. Линен

- Практические программы Agroimpuls Bayern, Ge-Teck Solutions, PRAXX и др.

В 2015 году подписан договор о сотрудничестве с Университетом прикладных наук Анхальт, в соответствии с которым в магистратуре партнерского вуза по программе MFA проходят обучение студенты нашего университета. Также, в мае 2017 года, в рамках договора, на базе Алтайского ГАУ с участием представителей Университета прикладных наук Анхальт были организованы курсы повышения квалификации по теме «Биотехнологии в растениеводстве», а в мае 2018 года наш университет посетила группа студентов партнерского вуза.

Аспирантура университета аккредитована по направлениям: науки о Земле; биологические науки; сельское хозяйство; технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве; ветеринария и зоотехния.

Диссертационные советы АГАУ работают стабильно, пользуясь авторитетом не только в регионе, но и за его пределами. На защиту в вуз приезжают учёные из Новосибирска, Кемерова, Томска, Омска, Абакана, Красноярска, Республики Алтай, Улан-Удэ, Иркутска, Екатеринбурга, Благовещенска, Хабаровска, Уссурийска, Монголии, Казахстана, а также других стран и городов.