Научно-исследовательская работа на факультете физической культуры ведется в соответствии с планами НИР кафедр. По кафедре теоретических основ физического воспитания доминирующим научным направлением является: «Научно-методическое обоснование повышения эффективности технологий подготовки спортсменов в тренировочном процессе». Кафедра физического воспитания совместно с кафедрой ТОФВ разрабатывает направление «Научно-методическое обоснование использования средств физической культуры и спорта в рекреационной деятельности (досуг, активный отдых) как фактора оздоровления населения разных возрастных и профессиональных групп»

Вопросы НИР систематически обсуждаются на заседаниях кафедр и на ученом совете факультета.

На факультете физической культуры ТвГУ создан научно-образовательный центр «Научно-методическое обеспечение подготовки спортсменов», необходимость которого обусловлена современными требованиями к подготовке спортсменов и организации учебно-тренировочного процесса. Основными направлениями деятельности научно-образовательного центра являются:

• оказание научно-исследовательских, консультационных и иных услуг, тренерам и специалистам в области физической культуры и спорта;
• создание базы данных на ведущих спортсменов Тверской области, осуществление оценки функционального состояния, мониторинга физической и функциональной готовности спортсменов и воспитанников СДЮСШОР;
• автоматизированная обработка данных и информационная поддержка системы подготовки спортсменов;
• повышение научной и методической квалификации тренеров и специалистов в области физической культуры и спорта на основе курсов повышения квалификации;
• осуществление научно-исследовательской деятельности аспирантами, магистрантами и студентами.

В структуре научно-образовательного центра сформирована научно-исследовательская лаборатория «Лаборатория инновационных спортивных технологий», оснащенная необходимым современным оборудованием и позволяющая регистрировать важнейшие физиологические показатели, осуществлять оценку и мониторинг физической и функциональной готовности спортсменов на разных этапах подготовки. Получаемые данные и информация позволяют активизировать работу тренеров в целях повышения эффективности тренировочного процесса.

Преподаватели, студенты и магистры факультета активно участвуют в научной деятельности. Факультетом ежегодно издается межвузовский сборник научных работ «Физическая культура и спорт Верхневолжья», который зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ).

Активно работает студенческое научное общество факультета – ежегодно проводятся студенческие научно-практические конференции, с привлечением высших и общеобразовательных учреждений города, по материалам которых издаются сборники конференций. Основные учебные цели и задачи конференций: приобретение студентом функционального навыка исследования как универсального способа освоения действительности, развитие способности к исследовательскому мышлению, активизация личностной позиции студента в образовательном процессе на основе приобретения субъективно новых знаний.