Астрономические исследования в КГУ объединены в рамках двух основных научных направлений:
1) «Космические и наземные технологии наблюдений сложных астрофизических объектов и их интерпретация» (научный руководитель проф. Н.А. Сахибуллин)
2) «Координатно-временное обеспечение астрономии и геодезии» (руководитель проф. Н Г Ризванов).
Первое направление, в основном, посвящено моделированию звёздных спектров на основе отказа от ЛТР, держит статус ведущей школы России в области астрофизики.
Второе, более общее направление, включает в себя большой круг небесно-астрономических, астрометрических и геодезических проблем:
а) исследование движения комет, метеоров, астероидов;
б) наблюдение звёзд и создание звёздных каталогов;
в) исследования изменяемости широты и аномалий рефракции;
г) изучение гравитационных полей планет Солнечной системы;
д) высокоточные измерения в геодезии, исследования в области фотограмметрии, спутниковые методы изучения геодинамических процессов и др..
Эти исследования проводятся совместно астрономическими подразделениями университета: кафедрой астрономии, АОЭ, ЛАЗА, АС КФУ, РТТ-150.

В Казанском федеральном университете на протяжении ряда лет выполняются фундаментальные научные исследования и прикладные разработки для решения актуальных проблем космической геодезии, спутниковой навигации, дистанционного зондирования Земли, геоинформатики, и иных областей знаний и сфер экономики, заинтересованных в применении результатов космической деятельности. На кафедре астрономии и космической геодезии функционирует постоянно действующая референцная спутниковая станция KAZN, предназначенная для  решения учебных и исследовательских задач. Высокоточная двухчастотная аппаратура использовалась для привязки пункта KAZN (расположен на крыше здания городской астрономической обсерватории КФУ) к пунктам международной геодезической сети IGS, а также к пунктам российской фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС). С 2006г.  на пункте KAZN круглосуточно ведется сбор данных со спутников орбитальных группировок ГЛОНАСС и GPS.  Из пятилетнего интервала наблюдений уверенно определен вектор смещения пункта KAZN в масштабах Евразийской платформы, начаты исследования по изучению геодинамических явлений на территории Республики Татарстан и региона Поволжья.

В настоящее время кафедра астрономии и космической геодезии располагает новейшим высокоточным геодезическим оборудованием и программными средствами обработки наблюдательной информации, имеет лицензии на специализированное программное обеспечение геодезического мониторинга BERNEES (Швейцария), GOCA (Германия) и GAMIT/GLOBK (США), позволяющее получать прецизионные решения геодинамического класса для базовых векторов на больших и малых расстояниях, а также лицензии на осуществление геодезической деятельности и космической деятельности. На базе Астрономической обсерватории им. В.П.Энгельгардта КФУ создан геодезический метрологический полигон и начата работа по инструментальному оснащению многоцелевой фундаментальной астрономо-геодезической обсерватории, предполагаемой для использования в качестве базы исследовательских практик студентов. При методической помощи и участии КФУ развернуты и в настоящее время успешно функционируют стационарные базовые спутниковые станции в различных нефтегазодобывающих, земельно-кадастровых и геологоразведочных организаций Республики Татарстан (Казань, Нижнекамск, Набережные Челны, Азнакаево, Альметьевск, Камские Поляны, Буинск и др.), а также стационарные спутниковые станции опорной референцной сети СВПТ-ТАТРOS Республики Татарстан.