Научно-исследовательская и научно-методическая работа занимают важное место в деятельности университета. В рамках реализации приоритетных направлений развития науки, техники, высоких и инновационных технологий в Российской Федерации и Чувашской Республике, а также для усиления фундаментальной подготовки будущих специалистов и формирования их способности к исследовательской деятельности в университете создана целостная система научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов, соискателей и студентов. Структурным подразделением университета, осуществляющим организацию и координацию научно-исследовательской и инновационной деятельности, является Управление научной и инновационной работы. Деятельность Управления научной и инновационной работы направлена на создание необходимых условий для вовлечения субъектов образовательного процесса в научную и инновационную деятельность. Направления научной деятельности университета представляют собой широкий спектр исследований по различным отраслям науки, что является одним из конкурентных преимуществ вуза, наряду с высококвалифицированным профессорско-преподавательским составом, с развитой системой послевузовской подготовки, сотрудничеством со многими зарубежными вузами и международными организациями. В университете работают и ведут научную деятельность 20 докторов наук, 151 кандидат наук. 91 % профессорско-преподавательского состава университета имеют научную степень, что является высоким показателем среди образовательных учреждений России. Университет ведет активную подготовку научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации. В текущем году на 5 направлениях подготовки аспирантуры обучается 69 человек; 5 человек прикреплены к аспирантуре без освоения основных образовательных программ. Результаты научных исследований, проводимых в университете, широко представлены в печатных изданиях. Так, в 2020 году сотрудниками университета было опубликовано 19 монографий и 4 главы в монографиях, 41 сборник научных трудов, 111 учебных и 72 учебно-методических пособия, в числе которых 36 электронных изданий, 1373 научных статей, индексируемые РИНЦ, Web of Science и Scopus. Ежегодно профессорско-преподавательский состав университета активно участвует в работе различных научных конференций, симпозиумов и семинаров. В 2020 году сотрудники университета приняли участие в организации и проведении 210 научных мероприятий. Востребованность научного потенциала университета подтверждается участием его сотрудников в международных и всероссийских программах, проектах и грантах. Так, в 2020 году сотрудники университета приняли участие в реализации проекта «Репрезентация культурных ландшафтов в современных видеоиграх», поддержанного РФФИ. В университете функционирует объединенный диссертационный совет на базе ФГБНУ «Институт педагогики, психологии и социальных проблем» (г. Казань) Д 999.212.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук и на соискание ученой степени доктора наук. В вузе издаются научные журналы «Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева» и «Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия «Механика предельного состояния», включенные в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, утвержденный ВАК РФ.