Botaanika osakonna teadusuuringud käsitlevad taimede, vetikate ja seente elurikkust ja toimimist molekulaarsest isendi, koosluse, ökosüsteemi ja globaalse skaalani. Osakonnas viiakse läbi nii teoreetilisi kui ka rakendusteaduslikke uuringuid - viimased seonduvad peaasjalikult looduskaitsega ja populatsioonide ja koosluste optimaalse majandamisega.
Botaanika osakonna töörühmad on jagatud nelja õppetooli alla:
Õppetooli juhataja prof. Meelis Pärtel
Õppetooli juhataja prof. Martin Zobel
Õppetooli juhataja prof. Urmas Kõljalg
Õppetooli juhataja prof. Arne Sellin