Лабораторія проводить астрометричні, фотометричні та кінематичні дослідження зір і малих тіл Сонячної системи.
Історія астрометрії в Харкові фактично є історією самої обсерваторії. Систематичні наукові дослідження в Астрономічній обсерваторії Харківського університету розпочалися після встановлення у 1886 році меридіанного інструмента Репсольда.
На цьому інструменті в різні роки працювали Г. В. Левицький, Л. О. Струве, М. М. Євдокимов, Б. П. Герасимович, М. П. Барабашов, Б. І. Кудревич, В. В. Каврайський, Б. П. Осташенко-Кудрявцев, В. А. Михайлов та інші відомі астрономи.
Протягом ХХ століття основними завданнями лабораторії були участь у створенні фундаментальної системи координат меридіанними методами та визначення всесвітнього часу.
Позиційні та фотометричні спостереження комет, покриттів і змінних зір.
Створення високоточних каталогів положень і власних рухів зір.
Дослідження кінематичних і статистичних закономірностей Галактики.