Основні напрями наукових досліджень Карпатського НПП визначаються у наукових програмах, темах і окремих планах науково-дослідних робіт, що затверджуються в установленому порядку.
Відповідно до покладених на парк завдань відділ проводить дослідження за напрямами:
– інвентаризація флори, фауни, а також усіх природних комплексів і окремих природних об'єктів на його території;
– виявлення природних комплексів, що найбільш характерні для парку, визначення еталонних геосистем і вишукування їх аналогів на прилеглих територіях з метою організації спільних досліджень;
– вивчення міжсистемних зв'язків, структури і закономірностей функціонування природних комплексів, діяльності окремих видів і груп організмів, впливу на них факторів навколишнього природного середовища;
– комплексні наукові дослідження з питань збереження унікальної та типової флори і фауни парку.
Науковий відділ організовує та здійснює свою діяльність під безпосереднім керівництвом заступника директора з наукової роботи. В процесі роботи співпрацює з усіма відділами парку. Відділ належить до основних відділів парку і поділяється на чотири лабораторії – географічних досліджень, вимірювальної анлітичного контролю та моніторингу, лісівничо-ботанічної та зоологічної, які структурно сформовані у 2003 році.
Основною формою узагальнення результатів наукових досліджень та спостережень за станом і змінами природних комплексів на території парку є Літопис природи.
Матеріали Літопису природи використовуються для оцінки стану навколишнього природного середовища в регіоні, розробки заходів щодо його охорони, ефективного використання природних ресурсів, забезпечення екологічної безпеки тощо.
Наукові підрозділи, ведуть первинний облік кадастрових відомостей на території Парку.
Наукові дослідження на території парку можуть здійснюватись іншими науково-дослідними установами та організаціями на основі єдиних програм і планів науково-дослідних робіт чи спеціальних угод між цими установами та організаціями і адміністрацією парку.
Координацію наукових досліджень на території парку здійснює Український науково-дослідний інститут гірського лісівництва ім. П.С. Пастернака разом з Міністерством екології та природних ресурсів України.