Научно–исследовательская работа – одна из основных функций государственных природных заповедников России, на которую они были ориентированы на протяжении всей своей истории. Её основные направления: инвентаризация природных комплексов и их компонентов, экологический мониторинг, природоохранные исследования, включая проблемы сохранения биоразнообразия, изучение редких видов, естественной динамики природных процессов и отношений человека со средой.

Главное содержание и специфику научной деятельности ООПТ  определяют непрерывные круглогодичные стационарные исследования постоянным коллективом научных сотрудников. Результаты этих работ получают воплощение в ежегодных сводных отчетах, которые называются «Летописью природы». Программа Летописи природы (экологический мониторинг) осуществляется с целью получения оперативной информации о состоянии природных комплексов заповедников, а также многолетних рядов наблюдений, характеризующих долговременные изменения этого состояния  и отражающих региональные и глобальные изменения природной среды, происходящие без прямого воздействия человека. Программа подразумевает ведение многолетних наблюдений за состоянием природных комплексов заповедников и их отдельных компонентов, в том числе состояния популяций отдельных видов животных и растений.

К основным видам экологического мониторинга в заповедниках и национальных парках можно отнести наблюдения за состоянием популяций копытных и крупных хищников, мышевидных грызунов, тетеревиных и водоплавающих птиц, за продуктивностью основных лесообразующих пород, ягодников, а также гидрометеорологические и фенологические наблюдения.
В последние годы в области научно-исследовательской деятельности заповедников и национальных парков для обобщения и анализа накопленных многолетних данных активно используются современные информационные технологии  (базы данных, ГИС).