Тематика науково-дослідної роботи бібліотеки Львівської політехніки формувалася поступово, а робота в цьому напрямі розпочалася майже з перших років її діяльності. Книгозбірню очолив обранець колегії професорів, і це одразу визначило її статус, а співробітників зобов’язало організувати роботу відповідно до потреб навчального закладу та провідних засад бібліотекознавства. Враховуючи відсутність відповідної фахової підготовки, працівникам книгозбірні доводилося самотужки аналізувати різноманітні системи функціонування бібліотек, зокрема опрацювання фондів та створення каталогів, проектувати найоптимальнішу із них на бібліотеку тодішньої академії. Водночас доводилося розробляти свою методику та методологію опрацювання видань, постійно вдосконалювати її, адаптувати світовий досвід до реалій книгозбірні. Відтак співробітники бібліотеки розвивали бібліотекознавчу науку для оптимізації обслуговування читачів та їх ефективного інформаційного забезпечення.

Згодом межі наукової роботи розширилися, започаткувалася науково-бібліографічна діяльність. У цей період і впродовж тривалого часу ця ділянка роботи бібліотеки трактувалася як науково-видавнича. Виникнення такого напряму діяльності пов’язане з тим, що наприкінці 40-х років XX ст. співробітники бібліотеки укладали бібліографічні покажчики інформаційного та рекомендаційного характеру для пропаганди серед читачів видань із фондів бібліотеки. Звісно, ці покажчики передусім рекомендували видання суспільно-політичної тематики та були політично заангажовані — з огляду на історичні реалії. Водночас до фондів бібліотеки масово надходили підручники з багатьох вищих навчальних закладів Радянського Союзу, інформація про які також розміщувалася на сторінках бібліографічних посібників.

У 1949 р. було видано бібліографічний покажчик традиційного на сьогодні для бібліотеки спрямування «Львовский политехнический институт — отечественной науке и промышленности», до якого увійшли дані про наукові та навчально-методичні праці викладачів установи, що вийшли друком у 1939–1949 рр. Безперечно, це була перша спроба презентувати творчий доробок професорсько-викладацького складу за цей доволі складний період в історії установи.

У 1951 р. було створено короткий історичний нарис про бібліотеку Львівської політехніки, в якому тезово подавалися основні періоди діяльності книгозбірні та акцентувалася увага на збільшенні фондів (завдяки кількості примірників) у радянський період. У цей же час співробітники книгозбірні регулярно укладали «Інформаційний бюлетень нових надходжень науково-технічної бібліотеки Львівського політехнічного інституту», який, попри ідеологічне підґрунтя, сприяв інформаційному забезпеченню потреб професорсько-викладацького складу та студентів. Для цього періоду було характерне укладання рекомендаційних бібліографічних покажчиків суспільно- політичної тематики.

Набуває розвитку науково-методична робота. Для підвищення ефективності обслуговування читачів розроблялися посібники та пам’ятки з інформацією про правила користування каталогами, картотеками та порядок замовлення видань із фондів бібліотеки. На допомогу читачам-студентам видавалися методичні вказівки із складання списків літератури до дипломних проектів, рекомендаційні матеріали для коректної роботи з книгою. Працівники бібліотеки готували методичні посібники з основ бібліотечно-бібліографічних знань,що сприяло ефективному проведенню лекційних та практичних занять. Для викладачів, аспірантів та студентів розроблялися та періодично вдосконалювалися методичні рекомендації, які обумовлювали основні засади самостійної роботи з книгою. Науково-методичний супровід діяльності бібліотеки сприяв підвищенню ефективності її роботи.

Із 1976 р. започатковано серію бібліографічних покажчиків «Бібліографія наукових напрямів Львівської політехніки», випуски якої готувалися у співпраці із представниками кафедр за найактуальнішими темами. Видання серії тривало до 2000 р., під її егідою побачило світ 38 випусків.

У 1990 р. вийшов друком підготовлений працівниками бібліотеки навчально-методичний посібник для студентів і аспірантів «Бібліотечно-бібліографічна евристика суспільно-політичної літератури».

З утвердженням незалежності України змінилася тематична спрямованість науково-бібліографічної роботи бібліотеки,яка переорієнтувалася на сприяння духовному відродженню. Вже у 1991 р. було підготовлено до друку бібліографічний покажчик «Мова — це голос народний», який відтворив різновекторну інформаційну публіцистичну спадщину із проблем розвитку рідної мови. Нагальна потреба відродження української термінології у всіх галузях наук спонукала працівників бібліотеки розпочати дослідження з удосконалення бібліотечно-бібліографічної термінології, результатом якого стало видання у 1991 р. «Російсько-українського словника бібліотечно-бібліографічних термінів» (укл. — М. Сташко). Словник містить близько 6700 термінів із бібліотечної справи та суміжних галузей знань: книгознавства, інформатики, видавничої справи, педагогіки, психології, соціології.

Згодом було укладено і у 1993 р. видано бібліографічний покажчик "Загальнонаціональний визвольний рух українського народу за відновлення своєї державності (лютий 1917 — березень 1921)«.Це була спроба повернути в науковий обіг документи,що розкривають маловідомі сторінки історії України. До 76-річчя ЗУНР директор бібліотеки О. В. Шишка підготував до друку ілюстрований навчально-методичний посібник із курсу історії України «Слідами листопадових подій», у якому простежено героїчний порив українського народу до незалежності і який знайомить читачів зі спогадами славетних діячів українського стрілецтва про ті буремні роки.

Також у цей період за матеріалами часописів та за архівними документами директор бібліотеки здійснив дослідження,що дало змогу встановити імена викладачів та студентів Львівської політехніки, які брали участь у звитяжних подіях доби визвольних змагань, для увічнення їх на пам’ятній стелі у головному корпусі університету. Віднайдені матеріали лягли в основу бібліографічного покажчика «Політехніка в боротьбі за волю України» (1995). Згодом О. Шишка підготував низку краєзнавчих видань, зокрема книгу «Ти славен, Львове», підручник для середньої школи «Наше місто — Львів» та написані у співавторстві краєзнавчі нариси «Львівщина».

До 150-літнього ювілею університету підготовлені методичні матеріали, що розкривають особливості користування фондами та каталогами Науково-технічної бібліотеки Львівської політехніки. Видання доповнене короткою історією книгозбірні.

У наступні роки було укладено бібліографічний покажчик «Львівська політехніка на сторінках періодичних видань (1950–1975)», який вийшов друком у 1997 р. Видання розкриває процес становлення, розвитку та функціонування навчального закладу, відображений на сторінках журналів, газет, малотиражної преси, його оснащено зручним допоміжним апаратом.

У 1996 р. за ініціативи директора О. Шишки розпочалося укладання бібліографічних покажчиків, об’єднаних у серію «Біобібліографія вчених Львівської політехніки». Загалом вийшло понад 40 випусків, які демонструють доробок провідних науковців університету.

Вагомим результатом науково-бібліографічної діяльності бібліотеки стала серія щорічників «Друковані праці Національного університету «Львівська політехніка», започаткованих як науково-допоміжні бібліографічні покажчики для інформаційного забезпечення професорсько-викладацького складу та студентів університету.Вже вийшло друком дев’ять випусків,що містять бібліографічні описи монографій, підручників, навчальних посібників, довідників, методичних матеріалів, статей із журналів та збірників наукових праць, опублікованих тез доповідей на конференціях, семінарах, симпозіумах; бібліографічних видань, електронних публікацій, окремих науково-популярних газетних статей та рецензій. Структура та довідковий апарат покажчика постійно вдосконалюються.

У 2003 р. укладено бібліографічний покажчик «Українська термінографія (1948–2002)», присвячений історії створення та розвитку термінологічного апарату української науки. Він вийшов у термінографічній серії «Слово—Світ». До 15-річчя незалежності України створено бібліографічний покажчик «Наукові та навчальні видання Національного університету “Львівська політехніка” за 1991–2005 рр.», який став своєрідним підсумком науково-педагогічної діяльності університету.

З 2009 р. розширилася тематика науково-дослідницької роботи бібліотеки, до її виконання залучено широке коло співробітників. Дослідження здійснюють працівники бібліотеки, формально об’єднані у науково-дослідну групу. Тематика цих досліджень узгоджується із пріоритетними напрямами наукової роботи бібліотеки, визначеними перспективним планом та актуальними завданнями бібліотечної політики України, серед яких — документальна пам’ять України, науково-бібліографічне опрацювання та розкриття фондів, бібліографічне формування історичних колекцій та зібрань бібліотеки, історія бібліотечної справи на західноукраїнських землях (ХVІ — поч. ХХ ст.), створення електронно-інформаційного середовища бібліотеки як наукової бази для інформаційного супроводу науково-дослідного та навчального процесів, науково-методична робота як запорука удосконалення бібліотечних технологій тощо.

Крім підготовки видань за перехідними темами, працівники бібліотеки готують до друку низку інших. У межах історико-бібліографічного дослідження «Історіографія Львова» здійснюються пошук та історико-бібліографічний аналіз видань, що містять дані з усіх галузей краєзнавства від заснування міста до сьогодення. Дослідження теми «Робота Пресового бюро товариства українських студентів “Основа” (1942–1944)» передбачає окреслення кола видань,що вийшли друком за підтримки чи безпосередньої участі Пресового бюро, вивчення їх особливостей. За результатами роботи буде підготовлено монографію.
Науково-дослідна робота з історії бібліотечної справи на західноукраїнських землях представлена двома темами: «Історія НТБ Національного університету «Львівська політехніка» та «Наукові бібліотеки Львова: становлення,формування фондів і колекцій (кінець XVIII ст.— 30-ті рр.XX ст.)». У межах дослідження першої теми видано монографію,що об’єктивно висвітлює всі періоди в історії книгозбірні,знайомить із фахівцями, які тривалий час у ній працювали та залишили помітний слід у її роботі. Друга тема передбачає підготовку до друку монографії, що в хронологічній послідовності відтворювала би процес становлення, розвитку та функціонування наукових бібліотек, які діяли з кінця ХVІІІ ст. до 1939 р. у Львові, як важливих соціокультурних об’єктів. У виданні буде представлено особливості комплектування та опрацювання фондів, їх тематична спрямованість, проаналізовано склад колекцій та зібрань.

У бібліотеці розпочалися повномасштабні наукові дослідження у галузі вивчення, реконструкції та розкриття історико-культурних фондів бібліотеки,зокрема такі: «Ретроспективні дослідження колекції праць учених-математиків Львівської політехніки (1844–1939», «Каталог книг із фондів бібліотеки Львівської політехніки за період 1933–1940 рр.)» та «Каталог видань із питань архітектури». Дослідження кожної з них дасть можливість повернути у науковий обіг творчий доробок науковців математичної школи Львівської політехніки, цікаві і актуальні на сьогодні видання ХІХ ст. з архітектури,заповнить лакуну у довідковому апараті бібліотеки. .Підсумками таких досліджень стануть тематичні бібліографічні покажчики з інформацією про унікальні видання зазначеної тематики у фондах бібліотеки. Розпочато також комплексне наукове дослідження за темою «Історія Львівської політехніки (1844–2013)», у ході якого вивчаються головні особливості відображення у літературі історії заснування, участі Львівської політехніки та її співробітників у громадсько-політичному та науковому житті Галичини.

Крім того, проводяться локальні прикладні наукові дослідження, у здійсненні яких беруть участь співробітники профільних відділів. Насамперед такі: «Розробка архітектури бібліотечного сервісу та технологій надання користувачам НТБ доступу до документів у електронній формі» та «Розробка технології тривалого збереження інформації НТБ на різних фізичних носіях та у різних форматах даних». Ці теми передбачають дослідження у галузі електронних та гібридних бібліотек, методів інтеграції бібліотечних електронних інформаційних ресурсів, моделей та алгоритмів роботи відкритих електронних архівів.

Усі наявні в бібліотеці фонди, зокрема масив видань,що складають історико-культурне надбання нашого народу,— важливі й цінні джерела для інформаційного забезпечення користувачів. Відтак надзвичайно необхідна цілеспрямована поступальна робота з їх збереження. Науково обґрунтовані рекомендації, отримані після проведення прикладних наукових досліджень за темою «Фонди бібліотеки Національного університету “Львівська політехніка”: формування та збереження», сприятимуть розробці ефективних заходів із цільового збереження різних видів фондів з урахуванням фізичного стану матеріальної основи.
Проведено соціологічне дослідження «Ефективність використання каталогів і картотек», матеріали якого опрацьовано і проаналізовано. Його результати стануть підставою для удосконалення довідкового апарату та інформаційного обслуговування читачів.

Один із важливих напрямів науково-дослідної роботи книгозбірні — організація і проведення науково-практичних конференцій та семінарів із залученням працівників наукових бібліотек Львова, зокрема бібліотек вищих навчальних закладів. Під час цих наукових заходів розглядаються проблеми бібліотекознавства, документознавства та автоматизації бібліотечних процесів.

Отже, розвиток науково-дослідної роботи помітний і поступальний і продовжує набирати ваги, що сприятиме перетворенню книгозбірні на самоврядний науково-інформаційний і дослідницький структурний підрозділ Національного університету «Львівська політехніка».