Trường ĐHSP Hà Nội là đơn vị trọng điểm trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng khoa học giáo dục của ngành. Chỉ tính từ năm 2000 đến nay, Trường đã có 101 đề tài NCCB cấp Nhà nước; 02 chương trình nghiên cứu cấp Nhà nước; 02 chương trình nghiên cứu cấp Bộ; 60 đề tài trọng điểm cấp Bộ; 500 đề tài cấp Bộ; 8 nhiệm vụ cấp Bộ về môi trường, an toàn vệ sinh lao động, giáo dục biển hải đảo; 6 dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ; 929 đề tài cấp Trường.

Nhiều cán bộ của trường đã trở thành những nhà khoa học tầm cỡ quốc gia, quốc tế, nhiều người đã vinh dự được nhận Giải thưởng Hồ Chí Minh, Giải thưởng khoa học Nhà nước, giải thưởng quốc tế, giải thưởng Nhân tài đất Việt...

Trường ĐHSP Hà Nội cũng là trường có thành tích cao trong công tác sinh viên nghiên cứu khoa học. Từ năm 2000 trở lại đây đã có 7.044 công trình NCKH của sinh viên, Trường liên tục có nhiều sinh viên đạt giải cao trong nghiên cứu khoa học cấp Bộ. (Tính đến năm 2010, đã có 16 Giải Nhất NCKH cấp Bộ, 22 Giải Nhì, 21 Giải Ba, 62 Giải Khuyến khích và 08 giải thưởng Sáng tạo KHCN Việt Nam VIFOTEC). Một giải nhất cấp Bộ đạt giải Nhất VIFOTEC. Trường là một trong 7 trường đại học trong cả nước được Thủ tướng Chính phủ tặng Bằng khen về thành tích sinh viên nghiên cứu khoa học.