Matematiikan ja tilastotieteen osaston tutkimustoiminta on monipuolista ja monissa arvioinneissa sen tutkimustyö on saanut korkeimpia pisteitä. Osastolla on vilkasta yhteistyötä muiden korkeakoulujen sekä monien sektoritutkimuslaitosten kanssa koti ja ulkomailla. Seuraavassa poimintoja matematiikan ja tilastotieteen osastolla opetetuista, tutkituista ja kehitetyistä aloista.

Osasto koordinoi kahta tutkimuksen huippuyksikköä: Analyysin ja dynamiikan tutkimuksen huippuyksikköä sekä Inversio-ongelmien huippuyksikköä.