Den matematisk-naturvetenskapliga fakulteten fokuserar på långsiktig grundforskning som håller hög kvalitet internationellt, och på forskarutbildning som baserar sig på grundforskningen.

Dess internationellt mest synliga aktivitet är atmosfärforskningen, som berör global klimatförändring. Fakulteten bygger hela tiden upp sin egen forskningsapparatur, och forskningen och forskarutbildningen inom olika storprojekt är viktiga; t.ex. Forskningsinstitutet för fysik, som koordinerar Finlands samarbete med CERN, tillhör fakulteten.

I Finland har fakulteten nära samarbete med meteorologiska institutionen. Forskningsinstitutet för informationsteknologi (HIIT) har en viktig roll som samarbetsmiljö för Helsingfors universitet och Aalto-universitetet. Institutet koordinerar de två universitetens aktiviteter på ICT-området. Det nya samarbetet mellan meteorologin och matematiken skapar en internationellt unik helhet. Forskningsgrupper som studerar matematisk fysik och inversionsproblem samt ämnesväxling i atmosfären och biosfären och modeller på molekylnivå deltar i det.

Ett av de centrala utvecklingsobjekten är data science, som bygger på metoder från datavetenskap, statistik, och matematik. Fakulteten har som målsättning att bredda undervisningen i data science och förbättra kvaliteten och utnyttjandet av forskningen.

Fakulteten ansvarar för LUMA-vetenskapsutbildningscentret vid Helsingfors universitet, där man utvecklar gränsöverskridande vetenskapsfostran för barn och unga. Vetenskapsutbildningscentret representerar universitetet inom nätverket LUMA-centrum Finland.

Forskningens tyngdpunkter vid Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten är: atmosfären och klimatförändringen, dynamiska system från Big Bang till samhälle, matematisk analys - algoritmer - program och material och naturtillgångar.