Исследования по селекции садовых растений в институте ведутся с 30-х годов XX века по направлениям: частная генетика растений; выявление закономерностей наследования отдельных признаков у культурных растений; определение генетического потенциала садовых растений; создание доноров ценных признаков на моно- и полигенной основе; создание ценных генотипов при помощи отдалённой и внутривидовой гибридизации, насыщающих скрещиваний, мутагенеза, биотехнологических приёмов; создание новых адаптивных, высокоурожайных сортов садовых культур с плодами высокого качества, удовлетворяющих современным требованиям ведения интенсивного садоводства; расширение природного ареала садовых культур путём создания зимо- и морозостойких сортов. Основные селекционные достижения в создании сортов плодовых и ягодных культур связаны с именами известных ученых-селекционеров: д.б.н., Заслуженного деятеля науки, Лауреата Государственной премии А.В. Петрова; Лауреата Государственной премии В.А. Ефимова; к.с.-х.н., Лауреата Государственной премии М.Н. Симоновой; к.с.-х.н., Лауреата Государственной премии Н.К. Смольяниновой; д.б.н., лауреата Государственной премии Х.К. Еникеева; С.Н. Сатаровой; д.б.н. А.С. Равкина; к.б.н. Т.С. Кантор; к.с.-х.н. Т.П. Философовой; В.М. Литвиновой; д.с.-х.н. И.В. Поповой; к.с.-х.н. Ю.А. Петрова; д.б.н. В.В. Кичины; Л.Ф. Тулиновой; к.с.-х.н. Н.В. Ефимовой; к.с.-х.н. А.И. Евстратова; к.с.-х.н. А.М. Михеева; к.с.-х.н. В.С. Симонова; к.с.-х.н. Н.Г. Морозовой; к.с.-х.н. А.А. Высоцкого; д.с.-х.н., проф., академика РАСХН И.В. Казакова; д.с.-х.н. С.Д. Айтжановой; д.с.-х.н. С.Н. Евдокименко; д.с.-х.н. Ф.Ф. Сазонова и др., которые принесли институту широкую известность. 

ФГБНУ ВСТИСП является основоположником создания сортов яблони колонновидного типа, сочетающих компактность (ген Со), иммунитет к парше (ген Vf, Vm) с высокой зимостойкостью, продуктивностью и качеством плодов (Останкино, Президент, Валюта, Червонец, Триумф, Медок и др.); малины ремонтантного типа, отличающейся экологической адаптивностью, крупноплодностью (до 8-12 г), высокой урожайностью (до 20-25 т/га) (Атлант, Абрикосовая, Брянское диво, Геракл, Евразия, Жар-птица, Оранжевое чудо, Пингвин, Рубиновое ожерелье и др.) и малины, пригодной к механизированной уборке урожая (Бальзам, Спутница, Бригантина); вилтоустойчивой земляники садовой (Троицкая, Боровицкая, Коррадо и др.); бесшипного и сферотекоустойчивого крыжовника (Смена, Битцевский, Грушенька, Снежана и др.), а также зимостойких и продуктивных сортов груши (Банановая, Велеса, Видная, Ровестница и др.), вишни (Ассоль, Булатниковская, Сильва и др.), черешни (Синявская, Фатеж), сливы (Утро, Синий дар, Яхонтовая и др.), крупноплодных сортов смородины черной (Вера, Вологда, Гамаюн и др.) и красной (Серпантин, Натали), обладающих высокой адаптивностью.

Направления научных исследований, заложенные авторитетными учёными в области селекции и генетики во ВСТИСП, получили развитие в селекционных школах: А.В. Петрова, В.В. Кичины и Н.В. Ефимовой – по созданию высокозимостойких и высокопродуктивных сортов яблони и груши; Х.К. Еникеева – по созданию зимостойких,высокопродуктивных сортов сливы, вишни и черешни; Н.К. Смольяниновой и В.М. Литвиновой – по селекции высокопродуктивных сортов смородины черной и красной; И.В. Поповой – по селекции бесшипых, сферотекоустойчивых сортов крыжовника и вилтоустойчивых, высокопродуктивных сортов земляники садовой; В.В. Кичины – по селекции колонновидной яблони и крупноплодной штамбовой малины; И.В. Казакова – по селекции ягодных культур и экологически устойчивой высокопродуктивной малины ремонтантного типа.

На сегодня гибридный фонд плодовых и ягодных культур составляет свыше 30 тыс. сеянцев, который ежегодно пополняется на 11,0 тыс. Комплексные исследования по его изучению, а также выделенных элитных форм ведется в сотрудничестве физиологами, биохимиками, защитниками растений.

Приоритетными направлениями селекционных программ являются: создание морозо- и зимостойких, иммунных и высоко устойчивых к болезням и вредителям сортов , обладающих слаборослостью и компактностью габитуса , самоплодностью, пригодностью к механизированной уборке урожая, а также высокими вкусовыми качествами плодов.

За последние 5 лет выделено более 50 источников для селекции. В целях расширения ареала распространения плодовых культурных растений выделено 6 сортов ягодных культур для условий Северо-Западного региона России и использования в практическом садоводстве. С использованием метода массового отбора создано 136 селекционных образцов озимой и яровой пшеницы, ячменя, тритикале и спельты, устойчивых к энзимо-микозному истощению семян (ЭМИС). Выделено 200 гибридов и линий скороспелых, высокопродуктивных, не поражающихся болезнями томатов. Получено 50 селекционных образцов столовых корнеплодов, устойчивых к абиотическим и биотическим факторам среды.

В период с 2009 по 2015 гг. созданы и переданы в ГСИ 25 сортов плодовых, ягодных, 12 – овощных культур и 1 сорт пшеницы. В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию включено: 12 сортов плодовых и ягодных культур, 14 – полевых, овощных и редких ягодных культур. Они составляют основу сортимента для Центрального и других регионов России.

В период 2010 по 2015 гг. получен 33 патента на сорта: смородины черной (Вера, Исток, Бармалей, Гамаюн), земляники садовой (Берегиня), крыжовника (Матвеевский), малины (Атлант), яблони (Червонец, Триумф, Малюха), вишни обыкновенной (Сильва), черешни (Синявская), сливы (Тулица, Величавая, Алексий), актинидии коломикта (Надежда, Памяти Колбасиной, Услада, Чемпион, Элла, Солнечный, Дачная), лимонника китайского (Дебют), сафлора красильного (Краса Ступинская), капусты цветной (МОВИР 2009, Отечественная-2, Московская ультра), капусты краснокочанной (Михневская красавица), капусты белокочанной (Татьяна), чеснока (Лидия), базилика овощного (Жемчужина Подмосковья), груши (Летняя забава, Брянский сувенир)