Научные исследования в области фитопатологии и энтомологии в ФГБНУ ВСТИСП ведутся с 1930 г. У истоков этого направления стоял Савздарг Эдуард Эдуардович, основные научные работы которого были посвящены изучению биологии и экологии наиболее опасных вредителей плодовых и ягодных культур, разработке и внедрению интегрированной системы защиты этих культур.

Большой вклад в развитие защиты растений в садоводстве внес Эдгар Михайлович Дроздовский, исследования которого связаны с систематикой, биологией и физиологией вредителей и болезней плодовых и ягодных культур, с разработкой рекомендаций по борьбе с ними.

Известный учёный в области защиты растений - Олег Зусьевич Метлицкий, Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук внёс значительный вклад в развитие различных научных исследований и создал свои школы по направлениям нематологии, микологии, энтомологии и вирусологии, а также фитосанитарии в питомниководстве. В настоящее время его ученики продолжают исследования по защите растений: Головиным С.Е. (доктор сельскохозяйственных наук — в области фитопатологии), Зейналовым А.С. (доктор биологических наук — в области энтомологии).

Основными направлениями исследований являются: выявление видового состава вредных организмов; изучение или уточнение их биологических особенностей; разработка эффективных методов их диагностики; работка экологически безопасных и экономически обоснованных технологий защиты насаждений плодовых и ягодных культур от опасных вредителей и болезней, с использованием элементов автоматизированного прогноза, применения биостимуляторов для повышения эффективности и снижения числа химических обработок.

Наиболее значимые для науки разработки: концепция прогнозирования изменения популяций важнейших вредителей, патогенов и их естественных врагов в садах плодовых культур; концепция биологического загрязнения в садовых агроценозах; концепция интегрированного управления вредными и полезными организмами в агробиоценозах ягодных культур; концепция изменения патогенеза почвенных микромицетов на плодовых и ягодных растениях в условиях агроценозов.

Разработанные «Ресурсосберегающие экологически обоснованные системы оздоровления и защиты ягодных культур от вредных организмов», признаны «Лучшей завершённой научной разработкой 2013 года» по Отделению Растениеводства в конкурсе Российской академии сельскохозяйственных наук.

По специальности «Защита растений» подготовлено 43 кандидата наук и 7 докторов наук, опубликовано около 1000 научных статей, 18 книг и монографий, 20 методических указаний, получено 15 патентов и авторских свидетельств на изобретения.

Всего разработано более 30 систем защиты садовых культур и методических указаний по учету и диагностике вредных организмов, несколько оригинальных методов диагностики трудно распознаваемых почвенных микромицетов, детально изучен видовой состав членистоногих на смородине и землянике, выявлены более 50 видов вредителей, ранее не отмеченных в условиях Нечернозёмной зоны РФ, а также главнейшие паразиты и хищники фитофагов. За последние 5 лет разработано 5 экологизированных систем защиты от вредных организмов для садов, ягодников и питомников.