Bên cạnh công tác quản lý, giảng dạy chuyên môn, GS Nguyễn Văn Nội dành trọn thời gian và tâm huyết cho đam mê nghiên cứu khoa học. Ông thường xuyên tìm hiểu, học hỏi các phương pháp mới để mang về vận dụng, triển khai trong công tác giảng dạy, cũng như phát triển nhà trường.
Đến nay, ông đã và đang thực hiện nhiều công trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước, cấp Bộ, cấp ĐH Quốc gia, biên soạn nhiều giáo trình; hướng dẫn nhiều luận văn cao học, luận án tiến sĩ; nhiều bài báo khoa học của ông được đăng tải trên các tạp chí khoa học uy tín trong và ngoài nước. Ông là một trong những cá nhân có thành tích xuất sắc, được vinh danh trong Chương trình Vinh quang Việt Nam 2019 do Tổng Liên đoàn Lao động Việt Nam và Báo Lao động tổ chức.
GS Nguyễn Văn Nội chia sẻ: Từ năm 1997, trường đã tiên phong triển khai thành công hệ đào tạo cử nhân khoa học tài năng. Một đội ngũ đông đảo các nhà khoa học, các nhà giáo có trình độ chuyên môn cao ở trong và ngoài trường, kể cả các chuyên gia quốc tế đã được huy động tham gia biên soạn chương trình, bài giảng và trực tiếp giảng dạy chương trình này.
Hệ đào tạo cử nhân khoa học tài năng đã sản sinh ra những thế hệ cử nhân xuất sắc, có năng lực đáp ứng các chương trình đào tạo thạc sĩ và tiến sĩ tại các trường đại học danh tiếng trên thế giới, cũng như phát triển sự nghiệp, đóng góp cho nền khoa học Việt Nam và thế giới.
Nhà trường được Bộ GD&ĐT tin tưởng giao thực hiện 3 Chương trình Tiên tiến và 3 Chương trình Đạt chuẩn quốc tế với sự hợp tác với các trường đại học hàng đầu của Mỹ. Đây chính là cơ sở để trường hội nhập quốc tế sâu rộng, thúc đẩy cán bộ giảng viên nâng tầm trong giảng dạy và nghiên cứu khoa học.
Về nghiên cứu khoa học, trường sở hữu hệ thống các phòng thí nghiệm với trang thiết bị hiện đại, có thế mạnh đặc biệt trong nghiên cứu khoa học cơ bản. Đến nay, trung bình hàng năm, các nhà khoa học của trường công bố trên 250 bài báo trên các tạp chí khoa học quốc tế thuộc danh mục ISI/SCOPUS, có một số bài được đăng trên tạp chí Nature. Đặc biệt, trong những năm 2017 và 2018, số lượng các bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI/SCOPUS của trường hàng năm đã vượt con số 300 bài.
Bên cạnh đó, giảng viên và sinh viên nhà trường đã và đang thực hiện nhiều đề tài, dự án nghiên cứu định hướng ứng dụng với những kết quả hữu ích phục vụ cộng đồng. Nghiên cứu khoa học cơ bản và khoa học cơ bản định hướng ứng dụng đã góp phần tạo lập cầu nối hết sức thiết yếu giữa trường đại học - địa phương - doanh nghiệp, tạo sức mạnh tổng hợp để giải quyết triệt để các vấn đề cấp thiết của xã hội, đất nước như ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu, rác thải nhựa, phát triển xanh, phát triển bền vững...
Trong bề dày truyền thống của trường, một thành tố không thể thiếu là Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên. Nơi đây không chỉ cung cấp đầu vào chất lượng cao cho các trường đại học mà còn luôn dẫn đầu cả nước về số lượng học sinh tham gia và đạt giải cao tại các kỳ thi Olympic quốc tế. Bên cạnh đó, ý thức kết hợp kiến thức lý thuyết với nghiên cứu khoa học, thực hành được nhen nhóm từ học sinh THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên. Các em đã đạt nhiều giải thưởng cao trong các kỳ thi khoa học kỹ thuật, phát minh sáng chế trong nước và quốc tế.
