Osakonna teadusteemade spekter on väga lai. Traditsiooniliselt moodustab tööde iga-aastase tuumiku kalavarude seire. Uuritavad populatsioonid algavad sisevetest (Peipsi järv, lõheliste kudejõed) ja ulatuvad Läänemere avamereossa (räim, kilu, tursk) ning isegi Atlandi ookeanini, kus osakonna inimesed töötavad kutselise kalapüügi vaatlejatena. Töönduskalade varu regulaarset hindamist on tehtud juba instituudi loomisest saadik; tänapäeval on kasutusele võetud uued kaasaegsed meetodid ning riikidevaheliste varude osas (Läänemere pelaagilised liigid, Peipsi järv) toimub töö koordineeritult naaberriikidega rahvusvaheliste uurimisgruppide koosseisus.
Lisaks eespool nimetatud peamiselt rakendusliku suunaga töödele, mida finantseerib valdavalt Keskkonnaministeerium, on viimastel aastatel palju uuringuid seotud ka Põllumajandusministeeriumi poolt tellitud ja Euroopa Kalandusfondi poolt finantseeritud projektidega, näiteks:
Osakonnaga on seotud paljud TÜ kraadiõppurid ning seetõttu on osakonna teadustööde teine pool selgelt fundamentaalse suunitlusega, millel ei puudu ka praktiline väljund: