מטרת החוג היא להקנות לתלמידיו את הכלים המתקדמים ביותר למחקר ויישום ביולוגי וחקלאי. בחוג נערכים מחקרים מגוונים הנמצאים בחזית המחקר המודרני וכוללים: הנדסה גנטית ועריכה גנומית של צמחי נוי ומטע, ריבוי צמחים בתרבית, הנדסת חלבונים וכן גנומיקה, פרוטאומיקה ומטבולומיקה של צמחי נוי.
בנוסף נחקרים המנגנונים המעורבים בבקרה מולקולרית של תהליכים שונים כולל: הזדקנות ונשירה, השראת הפריחה, התפתחות הפרח והפרי, פיגמנטציה של פרחים ופירות, מעבר סיגנל הורמונלי, פעילות הורמונים בהתפתחות צמחי נוי ועצי פרי ותגובת צמחים לעקות. חוקרי החוג עוסקים גם בלימוד הפיסיולוגיה של תהליכים שונים כולל: פריחה, הזדקנות, השרשה והתפתחות וגטטיבית של עצים כולל עצי פרי.
הלימודים בחוג כוללים את ענפי החקלאות של עצי הפרי למיניהם, הפרחים וצמחי הנוי, גננות הנוי, השתלנות והיערנות. הלימודים מושתתים על הבנת הפיסיולוגיה, הביוכימיה והביולוגיה המולקולרית של חומרי צמיחה, הבשלה, הזדקנות ונשירה והשפעת עקות הנגרמות ע"י גורמים סביבתיים.
במסגרת עבודת המחקר, מנצלים התלמידים את הכלים העיוניים שרכשו על מנת לחקור בעיות ששורשיהן בחיי המעשה של החקלאות. כל תלמיד יכול לבחור בקורסים תומכים בתחומי הגנת הצומח, קרקע ומים, גנטיקה, ביוטכנולוגיה ומדעי המזון. מטרת המחקרים שבהם עוסקים במסגרת המחלקה היא, להעמיק את הידע הבסיסי בפיסיולוגיה, ביוכימיה והביולוגיה המולקולרית של תהליכים בעצי פרי, יער, צמחי נוי ולבחון פתרונות מעשיים לקידום החקלאות בכלל וישראל בפרט.
קורסי החוג השונים משיקים לנושאי המחקר ודנים בהתפתחות וגטטיבית ורפרודוקטיבית של צמחים, הורמונים צמחיים, תהליכי הזדקנות ונשירה, יצירת פיגמנטים וחומרי ריח, השפעת עקות על צמחים, תרביות רקמה, הנדסה גנטית, הנדסת חלבונים, מעבר אותות תוך תאי בצמחים, גנומיקה ועוד.
תלמידים המסיימים את לימודיהם בחוג זה ממשיכים ללימודי תואר שלישי או נקלטים בעבודה בתעשיות היי-טק ביולוגיות, חברות ייצור חקלאי, בשירות ההדרכה של משרד החקלאות ועוד.