Ved Universitetet i Stavanger drives det naturvitenskaplig forskning innen ulike fagfelt i matematikk, fysikk, kjemi og biologi. I matematikk forskes det innen matematisk analyse, algebra og tallteori, anvendt matematikk og statistikk. Aktive forskningsområder i fysikk er diffraksjonsfysikk, petroleumsfysikk, generell relativitetsteori og astrofysikk. Innen kjemi og miljøteknologi forskes det på organisk syntese, korrosjon, biosurfaktanter, gasshydratinhibitorer, mikrobiell nedbrytning og teknisk miljøvern. Innen biologisk kjemi forskes det på biologiske rytmer, DNA-reparasjon, nitrogenomsetning i mikroorganismer og planter, samt forskning på plastider og organeller.

Forskningssamarbeid foregår både lokalt med andre fagmiljø ved UiS og i regionen for øvrig, og på nasjonal og internasjonalt nivå.

En spydspiss i den naturvitenskapelig forskningen ved UiS er Centre for Organelle Research (CORE).