Становление Поронайского заповедника как научно-исследовательского учреждения происходило в начале 1990-х годов. Важным разделом его работы является ведение Летописи природы.На территории заповедника долгосрочный мониторинг осуществляется лишь по орнитофауне. С этой целью в природных комплексах заложена сеть постоянных и временных (сезонных) учетных маршрутов. В настоящее время кроме темы по изучении орнитофауны заповедника, ставшей уже многолетней, были определены направления научной работы, специфичные для территории Поронайского заповедника. С 2013 года начато изучение влияния прибрежного промышленного рыболовства на наземные экосистемы заповедника. Все полевые наблюдения заносятся в карточки, которые хранятся в архиве научного отдела. Только за 2013 год от научных сотрудников и отдела охраны поступило 363 карточки. Из них карточек наблюдений за птицами 166, карточек встреч редких видов птиц 104, карточек учета птиц на маршруте 43. В обработанном виде материалы хранятся в 22 книгах Летописи природы.

В настоящее время приоритетными направлениями являются:

  • Составление аннотированных списков видов флоры и фауны.
  • Исследования экологии и биологии редких видов птиц, прежде всего, белоплечего и белохвостого орлана, скопы.
  • Паспортизация гнезд редких видов птиц и мониторинг их заселения.
  • Изучение миграционных путей перелетных птиц Северо-Восточной Азии.

Силами привлеченных специалистов в заповеднике проводились геологические и ботанические исследования, энтомологические и исследования по группе полуводных млекопитающих. Не малую помощь в изучении природных комплексов оказывают студенты, проходящие полевую практику в заповеднике.