Научные исследования в Донецком национальном университете осуществляются научно-исследовательскими группами кафедр и штатными научными сотрудниками структурных подразделений научно-исследовательской части (НИЧ) ДонНУ.

В 2019 году научная и научно-техническая деятельность ДонНУ проводилась по следующим приоритетным направлениям:

• социально-экономическая и инновационная инфраструктура Донбасса;
• фундаментальные и прикладные проблемы математики и механики;
• гуманитарные и социальные науки и технологии;
• управление качеством жизни (система экологического мониторинга и технологии восстановления окружающей среды; инновационные технологии для медицины);
• биоиндустрия, биоресурсы и продовольственная безопасность;
• ресурсо- и энергосберегающие технологии;
• новые материалы и нанотехнологии.

В Донецком национальном университете многое делается для развития студенческой науки. Студентов университета, активно занимающихся научно­исследовательской работой объединяет общественная организация Студенческое научное общество (СНО). Его цель содействовать развитию научного творчества молодёжи, повышать качество подготовки специалистов, формировать резерв научных и научно-педагогических кадров.