学院的科学研究工作发轫于1934年西北农林专科学校成立时的化学教学组。在八十多年的发展过程中，逐步形成了有一定特色、长期稳定的研究领域，并取得了丰硕的研究成果。
★天然产物化学
以化学和生物技术为手段，以动物、植物和微生物为研究对象，以筛选具有医用、农用和保健等作用的生物活性成分为目的，重点研究天然产物中化学成分的种类、结构、在植物体不同组织中的分布以及一些主要化学成分在植物体内的动态变化。先后对卫茅科、毛茛科、百合科、防己科、唇形科、金星蕨科、木樨科、杜仲科等20余种植物及高等真菌中的活性成分及结构进行了研究。
★仿生合成化学
以化学、化工和生物知识为基础，以化学合成和生物转化为手段，以天然活性物质及其类似物为研究对象，重点研究具有重要应用价值的天然有机化合物的合成、半合成及结构优化，寻找新的先导化合物。结合我国国情，对一些重要的精细化学品尤其是医药和农药及其中间体的合成进行技术改造。先后完成了高效前列腺素及其类似物的合成与生物活性试验，植物生长调节剂TDZ、4PU的工艺改进和产业化，除草剂吡草胺的合成及产业化，新型麦角甾醇生物合成抑制剂的合成等研究；正在进行的以天然杀虫活性物质二氢沉香呋喃多元酯为模板的结构优化研究，鬼臼毒素衍生物的合成，新狼毒素衍生物的合成，葛根素衍生物的合成及穿心莲内酯的生物转化等也取得了可喜成果。
★生物资源利用
运用化学和生物手段，研究和优化生物活性物质的提取方法和工艺，建立重要活性物质的分析方法和产品质量标准，在此基础上，对经济和应用价值较高的生物活性物质进行深层次加工和综合利用。在对沙棘、杜仲、苦皮藤等植物资源在活性成提取分离、结构鉴定、生物活性测定的基础上，对相关产品的开发及资源综合利用进行了系统研究，为生物资源的工业化利用提供了理论依据。有些已经进入商品化生产。
