Научно-исследовательская работа является одним из важнейших направлений деятельности Воронежской духовной семинарии, как современного высшего учебного заведения Русской Православной Церкви. Научная работа преподавателей семинарии осуществляется на кафедрах при общей координации научной-методического совета, во главе с проректором по научной и методической работе.
Ежегодно Воронежская духовная семинария выступает в качестве организатора научно-богословского форума - Митрофановских чтений, которые имеют статус регионального этапа Международных Рождественских образовательных чтений. На базе Воронежской семинарии проходит одна из тематических секций - всероссийская научная конференция "Богословие. Философия. История", основу которой составляют научные доклады преподавателей и студентов семинарии. Преподаватели и студенты семинарии в течении года активно принимают участие в конференциях, образовательных чтениях, круглых столах и иных научных форумах, которые проходят как в регионе, так и за его пределами.
Традиционно студенты Воронежской семинарии выступают с докладами на студенческих конференциях Санкт-Петербургской духовной академии, Смоленской духовной семинарии и иных духовных учебных заведений. Научно-исследовательская работа студентов является обязательной составной частью профессиональной подготовки студентов семинарии. В ходе обучения студенты пишут курсовые работы (Положение о курсовой работе ВДС), а также выпускную квалификационную работу (Положение о выпускной квалификационной работе ВДС), защита которой является важнейшей частью итоговой аттестации выпускников семинарии.