Наукові дослідження кафедри спрямовані на агрохімічне забезпечення та агроекологічне обґрунтування використання добрив, вивчення трансформації сполук азоту, фосфору, калію, мікроелементів та важких металів у системі „ґрунт-рослина-добриво-довкілля”; розробку системи удобрення сільськогосподарських культур, удосконалення та сертифікацію технологій їх вирощування; біоконверсію органічних відходів, вирішення питань агрохімсервісу, оптимізації живлення рослин, традиційних та дистанційних технологій управління станом рослин, елементам технологій точного землеробства та шляхам управління агроресурсами, технологіями підвищення стресостійкості сільськогосподарських рослин.
        Кафедра веде два стаціонарні досліди. У польовому стаціонарному досліді кафедри, закладеному у 1961 р. на Агрономічній дослідній станції НУБіП України (с. Пшеничне, Васильківський р-н Київської обл.) вивчається роль мінеральних добрив, їх поєднання з іншими засобами хімізації на формування врожаю високої якості, вплив на родючість ґрунту, процеси трансформації макро- та мікроелементів у ґрунті і рослинах, розробляються елементи технології вирощування сільськогосподарських культур.

       У стаціонарі з вивчення ресурсоощадних способів обробітку ґрунту  (с. Городище, Бориспільський р-н Київської обл.) вивчаються поживний режим ґрунту, розробляються заходи з оптимізації живлення різних культур, ведуться дослідження ефективності різних технологій обробітку, застосуванню елементів прецизійному агрхімсервісі, моніторин та діагностування стану рослин за допомогою новітніх технологій.