Тульский государственный университет является одним из ведущих вузов страны, крупнейшим научным, культурным и образовательным учреждением центра России.

Самое серьезное внимание в вузе уделяется научной работе в различных её формах: выполнению работ по грантам и хозяйственным договорам; подготовке кадров высшей квалификации через аспирантуру и докторантуру; сотрудничеству с институтами и научными центрами РАН; патентно-лицензионной работе; проведению и участию в научных конференциях и выставках различного уровня; научно-исследовательской работе студентов; выпуску монографий и другой научной печатной продукции.

Научный потенциал Тульского государственного университета сегодня это квалифицированный кадровый состав, это известные в стране и за рубежом традиционные научные школы теплофизики и газовой динамики, механики деформируемого твердого тела, технологии машиностроения, автоматизации производственных процессов, обработки металлов давлением, обработки материалов резанием, электрохимических и электрофизических технологий, материаловедения, аэрологии, охраны труда и окружающей среды, горного машиностроения, теории динамических систем и процессов управления. Это новые научные направления гуманитарного, естественнонаучного и медицинского направлений.

Научные исследования в Тульском государственном университете ведутся в 74 научных направлениях, соответствующих всем семи приоритетам "Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации", утвержденной указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 года № 642.

В состав ТулГУ входит ряд научно-исследовательских и инновационных подразделений, оснащенных современным научно-исследовательским оборудованием, информационно-измерительными и компьютерными системами нового поколения: 11 отраслевых, 1 проблемная, 1 международная и 1 базовая (института Российской академии наук) научно-исследовательские лаборатории, 24 научно-образовательных центра.

Показателем признания научных достижений университета является постоянное участие его ученых в федеральных, межотраслевых, министерских и региональных целевых научно-технических программах, получение грантов различного уровня: Президента РФ, Минобрнауки России, Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, губернатора Тульской области.

Одиннадцать аспирантов ТулГУ получили поддержку своих научных исследований в рамках гранта РФФИ "Конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными, обучающимися в аспирантуре («Аспиранты»)", организованного в рамках реализации нацпроекта "Наука".

Сотрудники ТулГУ удостоены Государственных премий, премий Президента и Правительства РФ в области науки и техники.