茶叶研究所主要承担茶树育种、栽培、植保、名优茶加工、资源利用深加工技术和加工机械、茶文化的发掘等方面的研究和示范推广工作。是浙江省茶产业科技创新平台和浙江省茶树育种攻关协作组的核心成员单位，建有国家茶叶产业技术体系杭州综合试验站。

茶叶研究所历年来共完成300多项课题和试验研究，共有30多项科技成果获部、省、市级科技进步奖，现育成茶树新品种19个，其中迎霜等国家审定茶树良种5个，霜峰省级审定良种1个，栗峰、杭茶21号等非主要农作物登记品种4个，杭茶12号、13号等植物新品种权保护品种9个；出版《茶树害虫》《茶叶病虫害防治原色图谱》《名优绿茶适制良种与配套技术》《西湖龙井茶树栽培》《茶叶绿色生产技术指南》《新中式茶饮从入门到进阶》等实用著作6部；授权发明专利10件，研制行业、省标、团标等各类茶叶标准14项。

目前茶叶研究所共有余杭瓶窑和西湖大清谷科研基地2个，试验茶园120亩，标准化实验茶厂2个，建有理化、分子、栽培、食品、感官、气相、液相等实验室7个，具有茶树种质资源、育种、栽培、加工、品质评价、理化分析等等茶叶产业全链条实验能力。

当前茶叶所的重点研究方向：（1）西湖龙井茶全产业链标准体系建设和精细化生产技术；（2）浙江地方茶树种质资源保护与新品种选育；（3）茶树病虫害绿色防控和质量安全控制技术研究；（4）红茶、绿茶、抹茶、白茶等茶叶初级产品生产综合技术研发；（5）茶叶资源利用和药食同源的茶饮茶食新产品研发。