Изследват се процеси в слънчевата атмосфера, водещи до възникването на активни образувания – протуберанси и петна. Отделът участва в Европейската организация за съвместни наблюдения на Слънцето (JOSO) и в програми за координирани наземни и орбитални наблюдения на Слънцето по проекта SOHO.

   Изследват се динамичната еволюция на малките тела от Слънчевата система, физико-химически свойства и процеси при кометите, ротационните характеристики на астероидите. Основа за тези изследвания са фотометрични наблюдения и позиционни измервания на астероиди и комети.

   Основен обект на провежданите научни изследвания са звездите и системите, които те изграждат. Главната цел на тези изследвания е да се получат нови знания за процесите, явленията и закономерностите, характеризиращи ключови фази от еволюцията на звездите – от момента на тяхната поява до пълното им угасване.

Изследват се:

   -физическите характеристики на горещите, масивни звезди с висока светимост и динамическите параметри на звездния вятър, който съпровожда тяхната еволюция;

   -химическия състав на звездните атмосфери и измененията в него, възникващи под влияние на околозвездната среда или на приливите взаимодействия в двойна система;

   -процесите на обмяна на вещество, образуването развитието на акреционни дискове в тесни двойни звездни системи, един от компонентите на които е компактен звезден обект;

   -динамиката и физическите характеристики на суб-звездни системи – обекти с пределно ниска светимост, екзопланети и екзопланетни системи;

   -характеристиките на звездна активност, присъща на звезди и звездни системи, които се намират в ранни фази на своята еволюция;

-   проявите на звездния магнетизъм и ролята на звездните магнитни полета в процесите, които съпровождат късните стадии на звездна еволюция.

   Обект на изследването е Вселената и подструктурите й - галактики и системи от галактики. Изучават се химическият състав и физическите процеси в галактиките и системите от галактики. Провеждат се систематични изследвания по фотометрия и повърхностна фотометрия на нормални и активни галактики и галактики в празнини (Voids). Изучават се профилите на дисковете на галактиките, процесите на звездообразуване и структурата на нашата и близките галактики.

   Изследват се системи - двойки, групи и т.н., купове и свръхкупове от галактики, празнини и други елементи на крупномащабната структура на Вселената.

   Анализират се първичният нуклеосинтез и химическата еволюция на леките елементи. Изследват се осцилациите на неутриното и космологичните ограничения, които се налагат. Изследват се различни сценарии на бариогенезис и наличието на антиматерия във Вселената.

   Създадена е база данни за широкоъгълни астрономически фотографски наблюдения (http://skyarchive.orghttp://skyarchive.org).
   Работи се по проекти Българска виртуална астрономическа обсерватория и Българска ГРИД компютърна мрежа и астрономическото приложение.
   Подготвят се ръководства за ползването на виртуалната обсерватория, ГРИД и базата данни и книги - справочни пособия за работа с тях.