В конце XIX - начале ХХ века в районе нынешней территории национального парка осуществляют фаунистические и флористические сборы краеведы-любители Я.П. Прейн, К.А. Прейн, М.Г.Юдин, В.М. Крутовский, А.Я.Тугаринов, А.П.Ермолаев, А.Л.Яворский. Коллекции, собранные ими и до сих пор не потерявшие научную ценность, хранятся в Красноярском краеведческом музее.

В год создания заповедника (с 2019 года - национальный парк), осенью 1925 году, была построена метеорологическая станция в районе скалы "Предтеча" на Каштачной тропе, а с 1946 года и по настоящее время она функционирует в кордоне Нарым (район Центральных столбов). С началом метеонаблюдений начались научные исследования в заповеднике. Фиксируются такие показатели как температура воздуха, почвы, сумма осадков выпавших за сутки, высота снежного покрова, относительная влажность, атмосферное давление, атмосферные явления и их продолжительность. Ведутся наблюдения за температурой воздуха и высотой снежного покрова на основных кордонах заповедника (Лалетино, Сынжул, Долгуша, Маслянка, Берлы, Кандалак).

Сегодня для слежения за погодой используются автоматические метеостанции: в Нарыме c начала 2010 года - станция Devis, на кордоне Лалетино с конца 2011 - станция HOBO (на снимке).

С 1946 г. Е.А. Крутовская расширяет программу научных работ в заповеднике фенологическими наблюдениями. Совместно с Т.Н. Буториной они вели комплексное стационарное изучение ритмики природы горной тайги. Итоги этих исследований обобщены в монографиях Т.Н.Буториной и Е.А.Крутовской "Сезонные ритмы природы Средней Сибири" (1972) и Т.Н.Буториной "Биоклиматическое районирование Красноярского края" (1979). Национальный парк по этой программе ведет исследования и поныне. В фондах хранятся материалы с 1946 года по регистрации фенологических явлений метеорологического, гидрологического, гляциологического, ботанического и зоологического характера.

Геоморфологических исследований на заповедной территории не проводилось. Не проводилось также и специальных геологических исследований, но при описании геологического строения окрестностей Красноярска Чихачевым (1842), Гофманом (1843), Златковским (1884), а позднее Кузнецовым (1927), Баженовым и Нагорским (1937) была захвачена и территория "Красноярских Столбов". Б.Н. Струниным в 2001 году была создана геологическая карта заповедника на основе геологической карты Енисейско-Саянской складчатой области (под редакцией академика А.Л. Яншина (1965)) и собственных маршрутных исследований в районе ООПТ.

Изучение почвенного покрова началось с описания почв сиенитового массива М.И.Орловой (1954). Почвоведы Томского университета под руководством С.А.Коляго (1956) обследовали весь заповедник и составили подробную почвенную карту. Следующий важный этап поч­венных исследований связан с работами Е.В. Бажковой по изучению геохимии низкогорных ландшафтов (1999). Именно тогда впервые выявилась некоторая несты­ковка полученных фактических материалов с картой, составленной С.А. Коляго. В связи с этим в 2001 г. развернулись вто­рые в истории заповедника масштабные почвенно-инвентаризацион­ные работы. Уже по итогам первого года работ было определено гораздо большее разнообразие почв данной территории - 12 типов и 21 подтип почв (согласно почвенной классификации 1977). Сегодня почвенные исследования продолжаются на уровне определения физико-химических свойств почв, конечной целью которых является составление современной почвенной карты территории (Тропина, 2015).

Работы по инвентаризации флоры высших растений начались с 1934 г. Итогам этих работ посвящен 1-ый выпуск Трудов заповедника «Столбы» (Верещагин, 1940). Позднее, гербарные сборы заповедника были обработаны Л.И. Кашиной и А.Ф. Кнорре (1982). Ими было описано 64 новых для заповедника видов. Дополнения, внесенные В.В. Штаркер и Е.Б. Андреевой, в инвентаризационный список в последующие годы вошли в сводку «Флора Саян»(2003). Инвентаризация флоры мохообразных выполнена сотрудником Красноярского пединститута А.Н.Васильевым (1998). Инвентаризация флоры лишайников заповедника выполнена сотрудником Института леса СО РАН Т.Н. Отнюковой (2001). Работы по инвентаризации флоры грибов начал с 1916 года первый директор заповедника А.Л.Яворский (1971). Позднее изучение микофлоры продолжила Т.А. Прохненко (1975, 1982), И.А. Дудка (1982), А.П. Кошелева (2010). На настоящий момент работы по инвентаризации грибов продолжаются (Крючкова и др., 2011, Крючкова, 2015). К сожалению, остались не изученными водоросли и бактерии.

В силу объективных и исторических условий наиболее хорошо изучена фауна позвоночных животных. Инвентаризационные работы этой группы животных начал Я.С.Тугаринов и С.А.Бутурлин (1911). Затем они были дополнены Е.А.Крутовской (1958), Г.Д.Дулькейтом и В.В.Козловым (1958), Г.Д.Дулькейтом и Ю.И.Запекиной-Дулькейт(1961), В.И.Безбородовым (1971), Д.М.Полушкиным (1988), А.М.Хританковым и В.В. Кожечкиным (2000), В.Б. Тимошкиным (2010). На территории заповедника описан 1 вид круглоротых, 22 вида костных рыб, 4 – земноводных, 5 – пресмыкающихся, 226 – птиц и 61 – млекопитающих. Встречаются виды, включенные в Красную книгу РФ - беркут (Aquila chrysaetos L.), могильник (Aquila heliaca Sev.), сапсан (Falco peregrinus Tunst), балобан (Falco cherrug Gray.), скопа (Pandion haliaetus L.), степной орел (Aquila rapax Temm.), черный аист (Ciconia nigra L.), филин (Bubo bubo L.).
Фауну беспозвоночных животных исследовали многие, но она до сих пор полностью не изучена. На территории нацпарка «Красноярские Столбы» описаны 59 видов пауков (Штернбергс, 1976). Среди насекомых довольно хорошо изучены гидробионты (Запекина-Дулькейт, Дулькейт, 1961).

Усилиями таких ученых, как М.Н. Ширская (1961, 1961), Ю.И.Запекина-Дулькейт (1969), О.И. Ивановская (1969), В.П. Петров (1969), Г.С.Золотаренко(1969), Ю.П.Коршунов и Л.П. Кухарчук(1969), Ю.П.Коршунов и В.Д.Патрушева (1969), Б.Ф.Белышев (1971), Ю.П.Коршунов (1971), Ю.П.Коршунов и Ф.И.Опанасенко(1971), О.Я.Байкова и Ю.И.Запекина-Дулькейт (1976), В.М. Яновский и И.К. Погонина (1988), И.К. Погонина (1989), В.М. Лощева (2015) описаны 1309 видов насекомых.

Изучение растительности заповедника начато в 1939 г. сотрудником краеведческого музея Д.Д. Нащокиным. Он составил первую схематическую карту растительности и сделал описания важнейших растительных сообществ. В последующие годы в геоботанических исследованиях большое внимание уделяется вопросам типологии лесов и экологии растений (Буторина,1958, 1961). Она составила детальную геоботаническую карту в масштабе 1:25000.

Изменение растительности под влиянием различных факторов, в том числе антропогенных, стало объектом многолетних наблюдений на ООПТ. Большое внимание уделялось работам по естественному и искусственному возобновлению кедра сибирского (Ширская, 1964), состоянию пихтовых насаждений. В фондах сохранились запротоколированные площади и объемы рубок леса, площади и местоположение горельников, материалы по урожайности семян древесных пород (кедра сибирского, пихты, сосны, ели) глазомерно оцененные по шкале Каппера.

В настоящее время ведутся регулярные наблюдения за жизненным состоянием древостоев, за динамикой пихтового подроста в горнотаежном поясе, за динамикой травяно-кустарничкового яруса на постоянных пробных площадях. Создана карта ландшафтно-лесотипологической структуры нацпарка (Назимова и др., 2010). Большое внимание уделено лесопатологическому мониторингу и проблеме усыхания пихтовых лесов (Кнорре и др., 2015).

В рамках зоологических исследований, с 1949 года ведутся постоянные наблюдения за охотничье-промысловыми видами животных. Ежегодно проводится зимний маршрутный учет лося, марала, косули, кабарги, волка, рыси, росомахи, лисицы, колонка, горностая, выдры, норки американской, соболя, белки обыкновенной, зайца-беляка, глухаря, тетерева, рябчика. На маршруте регистрируется встреча следов и самих животных. Для оценки численности марала с 1949 года по настоящее время проводится учет марала на «реву». Население мелких млекопитающих с 1952 по 1979 год изучалось путем отлова зверьков давилками, а с 1980 года путем отлова конусами на канавках. В настоящее время проводится мониторинг численности состояния и функционирования мелких млекопитающих и использования результатов мониторинга для зооиндикации состояния биоценозов нацпарка (Виноградов, Кельбешеков, 2010).

Население птиц изучается по настоящее время маршрутными учетами. Как эпидемиологически значимый вид с 1969 года по настоящее время изучается таежный клещ (Ixodes persulcatus).

Итогами многолетних исследований зоологов заповедника являются монографии: Вопросы экологии и количественного учета соболя (1957); Производительность и продуктивность охотничьих угодий Алтае-Саянской горной тайги (1964); Волк и способы его истребления (1955); Волки лесостепей Сибири и их истребление (1966). В последующие годы А.Н.Зыряновым, А.П.Суворовым, В.В. Кожечкиным изучались отдельные вопросы экология диких копытных, бурого медведя, волка, рыси, росомахи, соболя и велся мониторинг за состоянием численности млекопитающих. В 2012 году вышла в свет монография И.Туманова, В. Кожечкина «Росомаха Палеарктики».

В начале 50-х годов А.Н. Щербаков изучал возможности содержания кабарги на ферме и прижизненного получения мускуса. Опытные работы Е.А. Крутовской по разведению и одомашниванию глухарей со временем привели к созданию «Живого уголка» на Столбах, просуществовавшего вплоть до 2000 года и ставшего основой для вновь созданного первого в Красноярске «Парка Флоры и фауны». Благодаря наблюдениям над питомцами «Живого уголка», Елена Александровна написала популярные книги о животных: "Лоська", "Ручные дикари", "Дикси", "Были заповедного леса". В 2009 году вышла в свет книга Е.А. Крутовской «Были и сказки Заповедного леса», включившая в себя ранее изданные рассказы и неопубликованные стихи автора. В 2011 году книга получила премию им. Ф.Р. Штильмарка.

Нахождение ООПТ рядом с крупным промышленным городом не могло не сказаться на состоянии его экосистем. Так, туристы, посещающие нацпарк, вытаптывают растительность и заносят сорные виды, часть из которых могут закрепиться на нарушенных местообитаниях. Всего во флоре национального парка на трансформированных участках отмечено 122 заносных вида. В результате неконтролируемого посещения возникают пожары. После многочисленных посетителей в рекреационной зоне скапливается большое количество бытового мусора. По тропам на территорию нацпарка заходят бродячие собаки, являющиеся причиной гибели маралов, косуль, кабарги, особенно в зимнее время.

В наиболее подверженной промышленным аэровыбросам пригородной части ООПТ и на вершинах гор, отмечена вспышка грибковых заболеваний и повреждение деревьев насекомыми вредителями. Начиная с 1995 года, ведутся исследования по аэротехногенному загрязнению лесов нацпарка. Проводились работы по определению концентрации поллютантов в осадках (снег), почве, хвое: К, Са, Mg, Al, Ni,Cu, St, Zn, Mn, Zn, Cd, Pb, Co, NH4, NO3, NO2, N, S, Cl, F и РН среды. Изучалось физиологическое состояние лишайников (Коловский, Бучельников, 2001). На настоящий момент продолжаются работы по мониторингу загрязнения поллютантами (Fe, Ni, Al, Sr, NO3-, CL-, PO4-2, SO42-, F, pH среды, взвеси) снежного покрова заповедника, почв, растительности, вод и донных отложений (Спицына, Кнорре, 2012; Тропина, 2013).

За годы существования издано 21 выпуск Трудов заповедника "Столбы", 16 монографий, более 500 научных и научно-популярных статей. В 2010 году в XVIII томе Трудов опубликованы результаты инвентаризации биоразнообразия территории (флора, млкопитающие, птицы). В 2015 году в XXI томе опубликованы результаты инвентаризации энтомофауны.

В обработанном виде материалы хранятся в 72 томах Летописи природы и около 3 тыс. единиц в фондах госархива Красноярска и национального парка «Красноярские Столбы». В архиве нацпарка хранятся рукописи, карточки: наблюдений за подкормкой сеном, наблюдений за минеральной подкормкой, по учету маралов на реве, зоологических наблюдений, бланки учета животных на постоянных маршрутах, дневники лесников. В научном фонде накопилось довольно много материала, который обработан только частично.

Научные исследования национального парка в настоящее время направлены на изучение экосистем для их сохранения в условиях высокой антропогенной (рекреационной и аэротехногенной) нагрузки, уточнение и пополнение инвентаризационного списка биоразнообразия, продолжение традиционных лесоводственных и зоологических исследований.