Інститут є провідним науковим центром в Україні в галузі клітинної та молекулярної біології рослин, геноміки та біоінформатики, молекулярної біотехнології рослин та біобезпеки.
Основними завданнями ДУ «ІХБГ НАН України» є:
1. Організація та проведення наукових досліджень за такими основними напрямами наукової діяльності:
- вивчення молекулярно-біологічних і клітинно-біологічних механізмів життєдіяльності про- та еукаріотичних клітин на основі розвитку молекулярної генетики, структурної та функціональної геноміки і структурної біоінформатики;
- розроблення нових молекулярних біотехнологій та нанобіотехнологій рослин і прокаріотичних систем;
- розробка наукових засад ресурсозаощаджувальних технологій переробки сільськогосподарської сировини, одержання нових видів харчових продуктів та отримання біопалива з біомаси;
- розроблення біотехнологічних засад виробництва продуктів харчування, їх складових та біологічно активних компонентів, молекулярно-генетичних і біохімічних методів фітосанітарного, медико-біологічного контролю продовольчої сировини, харчових добавок, продуктів і кормів та наукових засад біобезпеки.
2. Проведення фундаментальних та прикладних наукових досліджень з актуальних напрямів загальної та молекулярної генетики, геноміки, клітинної біології, біотехнології, нанобіотехнології, синтетичної біології та біобезпеки з метою одержання нових наукових знань та їх використання для практичних цілей.
3. Проведення науково-технічних (експериментальних) розробок, що базуються на наукових знаннях, отриманих у результаті наукових досліджень чи практичного досвіду, з метою доведення таких знань до стадії практичного використання.
4. Надання науково-технічних послуг.
5. Проведення наукової і науково-технічної експертизи.
6. Підготовка наукових кадрів вищої кваліфікації через магістратуру, аспірантуру, докторантуру.