Ғылыми-зерттеу жұмыстары мен мониторингті ғылым, ақпарат және мониторинг бөлімінің ғылыми қызметкерлері (ботаник, териолог, орнитолог, энтомолог, табиғатты пайдалану жөніндегі инженер және зертханашы) жүргізеді.
Мемлекеттік қорықтағы ғылыми қызмет мемлекеттік табиғи-қорық қорының табиғи кешендері мен объектілерін зерделеу, табиғат жылнамасын жүргізуді қоса алғанда, табиғи процесстерге мониторинг жүргізу, сондай-ақ биологиялық алуантүрлілікті сақтаудың, экологиялық жүйелер мен мемлекеттік табиғи-қорық қорының объектілерін қалпына келтірудің ғылыми негіздері мен әдістерін әзірлеу жөнінде стационарлық жүйелі бақылаулар ұйымдастыру арқылы жүзеге асырылады.
Жыл сайын бөлім қызметкерлері кестеге сәйкес қорық пен оның күзет аймағының аумағында ғылыми-зерттеу экспедицияларын өткізеді. Зерттеулерге жабайы жануарлар мен құстардың мониторингі мен есебі, флораны түгендеу және өсімдіктердің индикаторлық түрлеріне фенологиялық бақылау, энтомофаунаны түгендеу, омыртқасыз жануарлардың индикаторлық түрлерінің мониторингі, Қазақстанның Қызыл кітабына енгізілген жануарлар мен өсімдіктердің сирек кездесетін және жойылып бара жатқан түрлерін анықтау, табиғи процестердің мониторингі,ауа-райының метерологиялық жағдайлары мен өзендердің гидрологиялық режимін зерттеу, гербарлық және коллекциялық материалдарды жинау, оларды зертханалық жағдайда өңдеу кіреді.
Зерттеу нәтижелері табиғат жылнамасын жүргізуде, кадастрлық кітапты, ҒЗЖ жылдық есептерін жасауда қолданылады, сондай-ақ жыл сайын ЖАК басылымдарында және мекеменің ғылыми еңбектерінде ғылыми мақалаларда жарияланады.
Қазіргі уақытта ҒЗЖ төменде көрсетілген 6 тақырып бойынша жүргізіледі. Тақырыптар 2021-2025 жылдарға бекітілген.
1. Қаратау мемлекеттік табиғи қорығының аумағында өсімдіктердің индикаторлық түрлеріне мониторинг жүргізу;
2. Жануарлардың индикаторлық түрлеріне санақ жүргізу және қаратау арқарының биологиялық ерекшеліктерін, көбеюін, маусымдық қоныс аударуын зерттеу;
3. Қаратау МТҚ-ның құстардың индикаторлық түрлеріне санақ және мониторингтік бақылаулар жүргізу;
4. Қаратау МТҚ-ның және қарасты аумақтардың энтомофаунасының алуан түрлілігін зерттеу және омыртқасыздардың индикаторлық түрлеріне мониторингтік бақылау жүргізу;
5. Қаратау МТҚ метеорологиялық жағдайларын және өзендердің гидрологиялық режимін зерттеу;
6. Қарғалы мемлекеттік табиғи зоологиялық қаумалында қырғауылдарға санақ және құстарға мониторингтік бақылаулар жүргізу.
Қаратау қорығының жануарлар мен өсімдіктер әлемі.
Қазіргі уақытта өсімдіктер әлемінің әртүрлі бөлімдерінен барлығы 164 тұқымдастың 534 туысына жататын 1221 түрі зерттелді. Таксономиялық тізімде балдырлардың 201 түрі, саңырауқұлақтардың 150 түрі, мүк тәрізділердің 75 түрі, қырықбуындардың 4 түрі, шаңшапырақтардың 6 түрі, ашық тұқымдылардың 2 түрі, жабықтұқымдылардың 783 түрі бар. 2014 жылы жарық көрген Қазақстанның Қызыл кітабының соңғы басылымына өсімдіктердің 59 түрі енгізілген, оның ішінде саңырауқұлақтардың бір өкілі, шаңжапырақтылардың бір түрі және жоғары сатыдағы өсімдіктердің 57 түрі енгізілген. Эндемді өсімдіктердің 131 түрі бар, оның ішінде саңырауқұлақтардың 11 түрі, шаңжапырақтылардың 1 түрі және жоғары сатыдағы өсімдіктердің 119 түрі бар. Қаратау қорығының флорасында 85 ежелгі реликттер бар, оның 81 түрі эндем. 783 жоғарғы сатыдағы өсімдіктерің 168 түрінің шаруашылық маңызы бар.
Сүтқоректілердің тізіміне 15 тұқымдасқа, 6 тобырға және 18 туысқа жататын 21 түрі енгізілді. Оның ішінде 3 түрі ҚР Қызыл кітабына енгізілген, олар: Қаратау арқары, үнді жайрасы және тас сусары. Қазіргі уақытта қаратау арқары популяциясының динамикалық өсуі байқалады, бұл күзет режимін сақтаудың арқасында мүмкін болып отыр. Ағымдағы жылы жабайы жануарлардың көктемгі санағының нәтижесі бойынша арқардың саны 1317 басты құрады.
Орнитофауна 15 тобырға, 39 тұқымдасқа және 83 туысқа жататын 126 түрден тұрады. Қазақстанның Қызыл кітабына (2010 ж.) құстардың 12 түрі енгізілген, олар: ақ дегелек, қара дегелек, жылан жегіш, бақалтақ қыран, дала қыраны, ителгі, жүртшы, сақалтай, ақбас тырна, жек дуадақ, үкі. Бұлардың ішіндегі ақбас тырна, жылан жегіш, дала қыраны және ақ дегелекті ұшып өту мезетінде кездестіруге болады.
Ихтиофауна Қаратау қорығының барлық ірі өзендерінде кездесетін 5 түрден тұрады, олар: кәдімгі қара балық, сұр талма-балық, Тибет талма-балығы, Кушакевич талма-балығы, түркістан теңге балығы.
Қосмекенділер (Amphibia) құрамы 1 тобырдан (Anura), 2 тұқымдастан және 2 түрден (1. Bufo pewzowi – Певцов бақасы және 2. Rana ridibunda – көл бақасы) тұрады. Оның біреуі Bufo pewzowi Bedriaga, (ертеректе Bufo danatensis) – Певцов бақасы Қазақстанның Қызыл кітабына енгізілген (2010 ж.).
Бауырымен жорғалаушылар (Reptilia) 2 тобырдан, 7 тұқымдастан және 10 түрден тұрады оның ішінде 1 түрі Қазақстан Республикасының Қызыл кітабына енгізілген (2010 ж.) – Pseudopus apodus– сарыбауыр кесіртке.
Омыртқасыз жануарлардың тізімі 1342 түрді құрады, олар 799 туысқа, 175 тұқымдасқа, 31 тобырға, 6 класқа, 3 типке жатады.
Анықталған түрлердің ішінен 16-сы Қазақстанның Қызыл кітабына енгізілген. Қазақстан фаунасы үшін 43 түр алғаш рет келтіріліп отыр, ал Батыс Тянь-Шань үшін өсімдік битінің 7 түрі келтіріледі. Қаратау үшін алғаш рет 136 түр келтіріледі.
Эндемді түрлеріне 40 түрі жатады, оның ішінде 20 түрі - Қаратау эндемдері, 2 түр- Қаратау және Талас Алатау эндемдері, 4 түр - Ортаазиялық эндемдер, 1 түр- Қазақстан және Ортаазиялық эндемі, 2 түр – Қазақстанның, 1 түр - Орталық Азия эндемі, 2 түр - Тянь-Шанның эндемдері, 1 түр - Батыс Тянь-Шанның эндемі, 1 түр - Солтүстік Тянь-Шанның эндемі, 1 түр - Оңтүстік Қазақстанның тарэндемді реликті түріне жатады, 2 түр – Иран-турандық субэндемиктер, 1 түр - Туран-ирандық эндемигі, 1 түр - Афған-түркістандық эндемигі және 1 түрі – тэтистік түрдің ортаазиялық түрасты, 1 түр - Жерорта теңіздік реликт
