Научные направления кафедры:

• «Теория линейных неравенств и разработка новых методов решения систем линейных алгебраических уравнений и неравенств- профессор В.Н. Кутрунов. Тема достаточно новая и по ней имеется серия публикаций и работающие сотрудники.
• Геолого-геофизическое моделирование нефтяного пласта, гидроразрыв, обработка сейсмических сигналов, построение двумерных и трехмерных геологических моделей. - профессор В.Н. Кутрунов. По теме защищено несколько диссертаций, и имеются аспиранты, продолжающие заниматься этой темой.
• Кватернионные методы исследования некоторых интегральных операторов, в том числе исследование их спектральных свойств- профессор В.Н. Кутрунов. По теме защищена диссертация и имеется серия публикаций сотрудников кафедры.
• Развивается взаимодействие с Тюменским кардиоцентром, где научные исследования в кардиологии начинают сопровождаться математическими моделями, основанными на математической статистике и теории вейвлетов- профессор В.Н. Кутрунов. Тема достаточно новая, имеется небольшое количество публикаций и активно работающий аспирант. 
• Недавно стало развиваться новое направление «математическое моделирование торнадо»- профессор А.Г. Обухов. В апреле 2015 года по этой теме будет защищена кандидатская диссертация сотрудницы и еще одна работа находится в активной стадии разработки
• В связи с кончиной профессора Дегтева А.Н. (18.10.2013), перестало развиваться научное направление «Теория алгоритмов», но остались ученики, которые защитили, или готовят кандидатские диссертации по этой тематике (Захаров С.Д., Иванов Д.И., Платонов М.Л.).

Преподаватели кафедры сотрудничают с организациями и институтами г Тюмени: Тюменский архитектурно-строительный университет, Тюменский государственный нефтегазовый университет, отраслевые НИИ нефтяной и газовой промышленности. Установлены связи с Московским, Новосибирским, Свердловским, Казанским и рядом других классических университетов. Председатель ГАК ТюмГУ математических специальностей и направлений  Г.Л. Бровко профессор МГУ им. М.В. Ломоносова. Установлены контакты с Национальным политехническим институтом Мексики, его математическим подразделением (Математическая школа) (Instituto Politecnico National (Escuela Superior de Fisica y Matematicas), Mexico). Его сотрудники включены в редакционно-издательский совет Вестника ТюмГУ.