Znanstvena istraživanja na PMF-u odvijaju se unutar područja Prirodnih znanosti (polja: Matematika, Fizika, Geologija, Kemija, Biologija, Geofizika i Interdisciplinarne prirodne znanosti) te Interdisciplinarnih područja znanosti (Geografija), a čine oko 20% ukupne znanstvene produkcije Sveučilišta u Zagrebu. Istraživački profil PMF-a odražava se znanstvenim publikacijama objavljenim u vodećim znanstvenim časopisima, suradnji s vodećim međunarodnim istraživačkim grupama i institucijama, znatnom broju nacionalnih i međunarodnih znanstvenih projekata i pripadnoj znanstvenoj infrastrukturi, knjižnom fondu i periodici.
 
PMF je prepoznat i priznat kao institucija čiji znanstvenici svojom ekspertizom i stručnim studijama pomažu u rješavanju raznovrsnih problema iz različitih aspekata društvenog života u Republici Hrvatskoj. Mnogobrojni stručni projekti u suradnji s javnim i državnim ustanovama te nizom gospodarskih subjekata započeti su i uspješno provedeni na PMF-u, a više projekata je trenutno u provedbi.