No âmbito da ciência, o Serrapilheira atua por meio de dois programas. O Programa de Apoio à Ciência, além de identificar e apoiar pesquisas de excelência de jovens cientistas, promove treinamentos e eventos de integração. Já o Programa de Formação em Biologia e Ecologia Quantitativas oferece um treinamento transdisciplinar a estudantes que desejem cursar o doutorado em centros de pesquisa internacionais. Quanto à divulgação científica, o instituto identifica e dá suporte a projetos profissionais de jornalismo e mídia.
Desde sua criação, o Serrapilheira já apoiou mais de 200 projetos de pesquisa e de divulgação científica, nas seguintes áreas: ciências naturais (ciências da vida, geociências, física, química), ciência da computação, matemática e divulgação científica.
O instituto quer construir uma cultura de ciência no país por meio de fomento a novas práticas discursivas sobre ciência e consolidação de sua distribuição para públicos diversos, criação de espaços de diálogo e colaboração entre divulgadores e cientistas.