Научные исследования СГТУ имени Гагарина Ю.А. ведутся по 22 основным направлениям.
Создано: учебно-научно-производственные центры ("Мехатроника, автоматизация и управление в промышленности", "Информационные телекоммуникационные системы", конструкторско-технологической поддержки предприятий машиностроительного комплекса), испытательный лабораторный центр "ЭкоОС", инновационно-образовательный центр космических услуг, региональный межотраслевой центр инновационных технологий "Интех", поволжский информационный центр информационно-телекоммуникационных систем, центр городских и региональных исследований.
Действуют центры коллективного пользования (ЦКП) и научно-образовательные центры (НОЦ):
- научно-исследовательский и образовательный ЦКП в области изучения физико-химических и механических свойств специальных материалов
- инновационно-технологический центр по разработке современных энерго-эффективных строительных материалов
- региональный межотраслевой центр инновационных технологий «Интех»
- учебно-научно-производственный центр конструкторско-технологической поддержки предприятий машиностроительного комплекса
- НОЦ "Фундаментальная и прикладная фотоника"
- НОЦ "Сверхвысокочастотные (СВЧ) электротехнологии"
- НОЦ "Нанотехнологии и наноматериалы"
- научно-образовательный региональный центр мониторинговых исследований
- НОЦ "Музей естествознания"
- НОЦ прогрессивных технологий транспорта и организации движения
- НОЦ "Математическое и компьютерное моделирование".
