מטרת החוג היא להקנות לתלמידיו את הכלים המתקדמים ביותר למחקר ביולוגי ועשייה חקלאית. בחוג נערכים מחקרים מגוונים בחזית המחקר המודרני אשר כוללים: הנדסה גנטית ועריכה גנומית של צמחי נוי ומטע, טיפוח והשבחה, ריבוי צמחים בתרבית, הנדסת חלבונים וכן גנומיקה, פרוטאומיקה ומטבולומיקה של צמחי נוי.
בנוסף, נחקרים המנגנונים המעורבים בבקרה המולקולרית והפיסיולוגית של תהליכים שונים, כולל: השרשה, התפתחות וגטטיבית של עצים (כולל עצי פרי), השריית פריחה, התפתחות הפרח והפרי, פיגמנטציה של פרחים ופירות, הבשלת פרי, הזדקנות ונשירה, מעברי אותות הורמונליים, פעילות הורמונים בהתפתחות צמחי נוי ועצי פרי ותגובה של הצמח לתנאי עקה ותנאי אקלים משתנים.
הלימודים בחוג כוללים את ענפי החקלאות של עצי הפרי למיניהם, הפרחים וצמחי הנוי, גננות הנוי, השתלנות והיערנות. 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, עריכה גנומית, הנדסת חלבונים, מעבר אותות תוך תאי בצמחים, גנומיקה ועוד. כל תלמיד/ה יכול/ה לבחור בקורסים תומכים בתחומי הגנת הצומח, קרקע ומים, גנטיקה, ביוטכנולוגיה ומדעי המזון.
במסגרת עבודת המחקר, מנצלות/ים התלמידות/ים את הכלים העיוניים שרכשו על מנת לחקור בעיות ששורשיהן בחיי המעשה של החקלאות. מטרת המחקרים שנעשים במסגרת המחלקה היא להעמיק את הידע הבסיסי בפיסיולוגיה, ביוכימיה והביולוגיה המולקולרית של תהליכים בעצי פרי, יער, צמחי נוי ולבחון פתרונות מעשיים לקידום החקלאות בכלל והחקלאות בישראל בפרט.
תלמידות/ים שסיימו את לימודיהן/ם בחוג זה ימשיכו על פי רב ללימודי תואר שלישי או יקלטו בעבודה בתעשיית הביו-טק, חברות ייצור חקלאי (שתלנות, דשנים, קוטלי עשבים, השקיה, ייעוץ אגרוטכני), בשירות ההדרכה והמקצוע, בחקלאות ועוד.