Однією з основних складових наукової роботи Одеського національного університету є наукова робота його співробітників. У лютому 1945 року бібліотека Одеського університету отримала статус наукової (наказ РНК УРСР № 198). Наказ передбачав проведення бібліотекою самостійної науково-дослідної роботи. На сьогодні пройдено певний практичний шлях існування НБ як науково-дослідницького підрозділу університету.
Пріоритетні напрямки наукової роботи бібліотеки:
- Краєзнавчі студії.
- Біографічні дослідження, їх бібліографічне забезпечення.
- Участь у створенні національної бібліографії України.
- Участь у створенні Державного реєстру книжкових пам'яток України.
- Збереження та інформаційне розкриття колекцій рідкісних та цінних видань.
- Використання новітніх електронних технологій.
- Співробітництво з університетськими кафедрами.
- Участь у конференціях.
- Кооперація діяльності бібліотечних та академічних наукових установ України.
- Міжнародне співробітництво.
- Видавнича діяльність.
