Научные исследования в центральной части Тоджинской котловины были начаты задолго до организации заповедника “Азас”. Первый их этап приходится на конец XIX – начало XX века, когда экспедиции в Урянхайский край (Туву) организовывались Русским географическим обществом. В 1892 г. по долинам правобережных притоков Бий-Хема - рек - Азас, Хамсара и Бий-хем пролегал маршрут ботанической экспедиции П. Н. Крылова (1903), опубликовавшего позднее свои путевые заметки. В 1909 г. В. К. Шишкин обследовал левые притоки р. Бий-Хем и, выполнив научный анализ материалов П. Н. Крылова по правобережью Бий-Хема, составил первый обзорный очерк флоры и растительности Тоджи, включая её центральную часть (Шишкин, 1914). Комплексное описание природы Тоджи приводит Г. Е. Грумм-Гржимайло (1914) по материалам своей экспедиции 1903 года в Урянхайский край.

В 1913 г. правые притоки Бий-Хема посещает орнитолог А. Я. Тугаринов (1914, 1915) и публикует заметки о бобре и орнитофауне. В 1925 г. о промысловых видах и местных традициях охотничьего промысла в Тоджинском кожууне упоминает М. И. Скобеев. Интересна его заметка о существовании здесь своеобразных заповедников – мест, считающихся у туземцев священными. Охота на их территории была строго запрещена. Священным считалось озеро Азас. Предположительно одно из священных мест - “Узун-Арга” - находилось на современной территории заповедника (Крылов, 1903; Кол, 1998).

Второй этап изучения природы Тувы начался после её вхождения в 1944 г. в состав СССР как Тувинской автономной области, преобразованной в 1961 г. в Тувинскую АССР. В 1945-1946 гг. М. Л. Лурье и С. В. Обручевым (1948) проведены впервые маршрутные геологические исследования в восточной части будущей территории заповедника. В 1952 г. издана геоморфологическая карта Тувы масштаба 1:500 000, составленная И. С. Гудилиным, А. Л. Додиным и И. Г. Нордегой (1952) по материалам различных геологических экспедиций, в том числе в центральную часть Тоджинской котловины. В 1952-1956 гг. в геологической съемке Тоджи принял участие М. Г. Гросвальд (1965). Им проведена большая работа по изучению проявления ледниковых процессов, новейшего вулканизма и неотектоники в геоморфологии региона, включая район расположения заповедника. Все эти работы заложили основу последующих углубленных исследований геологии Тоджинской котловины.

Большой вклад в изучение флоры, растительности и фауны Тувы внесли научные экспедиции Западно-Сибирского филиала АН СССР. В 1946 г. окрестности оз. Азас и нижнюю часть долины р. Азас посетила ботаническая экспедиция К.А. Соболевской (1950,1953). В том же году на р. Азас работает зоологическая экспедиция под руководством А. И. Янушевича. Она собрала обширные фаунистические сведения, в том числе по орнитофауне, численности и экологии бобра (Янушевич, 1947). Материалы исследований обобщены в монографии, представляющей собой первую сводку фауны позвоночных Тувы (Янушевич, 1952).

Широкие работы по составу и численности фауны млекопитающих Тувы проведены сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского института охотничьего хозяйства и звероводства (ВНИИОЗ) Н. М. Никифоровым и В. В. Шурыгиным, а также специалистом Управления охотничье-промыслового хозяйства при Совете Министров Тувинской АССР К. А. Башановым. В частности, они неоднократно обследовали в 1950-1960-е гг. колонию бобров на р. Азас. В 1975 г. вышла сводка “Млекопитающие Тувы” (Очиров, Башанов, 1975), значительно дополнившая работы А. И. Янушевича по этой группе животных.

Особая роль в обследовании колонии бобров на р.Азас принадлежит экспедиции 1959 г. сотрудника Воронежского заповедника, известного специалиста по бобрам, Л. С. Лаврова (1960, 1961), в результате которой тувинский бобр обрёл самостоятельный таксономический статус в качестве отдельного подвида (Castor fiber tuvinicus Lavrov, 1969). Впоследствии сведения по тувинскому бобру нашли отражение в монографии “Бобры Палеарктики” (Лавров, 1981).

Большой объем работ выполнен с 1950 по 1954 годы Тувинской комплексной экспедицией Совета по изучению производительных сил АН СССР, маршруты которой пролегали и по Тоджинской котловине. В составе экспедиции участвовали геоморфологи, геологи, климатологи, почвоведы, геоботаники. Результаты исследований опубликованы в книге “Природные условия Тувинской автономной области” (1957), где дано описание природы Тоджи (в частности, есть описания типов леса, выполненных группой В. Н. Смагина вблизи территории заповедника).

В 1959 г. на хр. Пограничном (верховье р. Соруг, перевал Чойган-Дабан) изучал высокогорную флору и растительность Л. И. Малышев, сотрудник Восточно-Сибирского биологического института СО АН СССР (Малышев, 1995).

В 1960-е годы непосредственное участие в изучении лесов и дендрофлоры региона принимает И. Ю. Коропачинский (Коропачинский, Скворцова, 1966; Коропачинский, Федоровский, 1969).

В 1970-1880-е годы обширнейший материал собран в ходе флористических (под руководством И. М. Красноборова) и геоботанических (под руководством А. В. Куминовой) экспедиций Центрального Сибирского ботанического сада СО АН СССР. В центральной части Тоджинской котловины работали Ю. М. Маскаев, В. М. Ханминчун, М. Н. Ломоносова, М. П. Данилов. Итогом работ по Туве явились книги “Определитель растений Тувинской АССР” (1984) и “Растительный покров и естественные кормовые угодья Тувинской АССР” (1985). Исследования сопровождались геоботаническим картографированием территории Тувы. Карта растительного покрова Тоджинского района масштаба 1: 250 000 составлена Ю. М. Маскаевым, аналитические материалы по ней опубликованы (Маскаев, 1987).

В 1980 г. геоботаники-лесотипологи Института леса СО РАН (г. Красноярск) издали объемную сводку по лесорастительному районированию и типам леса гор Южной Сибири. В ней приведено описание типов леса Тоджинского лесорастительного округа по материалам работавших здесь в 1950-1960-е годы лесотипологов (Типы леса.., 1980).

Ценная информация о природных условиях заповедника, его растительном и животном мире получена в ходе проектно-изыскательских работ Главохоты РСФСР 1971 и 1983 годов, связанных с организацией заповедника. Со дня создания в 1976 г. комплексного республиканского заказника “Азас” под руководством С. А. Окаёмова формировалась Летопись природы заказника. Она отражала фенологические наблюдения за компонентами природы, данные по учёту урожайности ягодников и древесных пород, учёту численности животных. Ежегодно обследовалась колония бобров на р. Азас. В 1983 и последующие годы р. Азас и другие реки Тоджи обследовал сотрудник ЦНИЛ Главохоты РСФСР Е. Г. Герт, собрав данные о состоянии и распространении бобров в Тодже (Герт, Павлов, 1984). В 1967 и 1984 гг. популяцию бобров на нижнем участке р.Азас обследовал сотрудник института зоологии Украинской Академии наук Г. М. Панов, привлекая учетные данные существовавшего заказника (Панов, 1989).

Систематическое изучение флоры, фауны и растительности на территории заповедника начато с организацией его научного отдела в 1986 г. С февраля 1986 г. по март 1990 научным отделом руководил заместитель директора по научной работе, орнитолог А. А. Васильченко. В этот период при поддержке первого директора заповедника С. А. Окаёмова заложены постоянные ботанические и зоологические учётные маршруты и пробные площади для ведения многолетних рядов наблюдений. Накапливаемые материалы с 1987 г. отражаются в Летописи природы заповедника. Были составлены первичные инвентаризационные списки по заповеднику с выделением редких видов флоры высших сосудистых растений – ботаником 3. А. Васильченко, фауны земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих – зоологом Г. П. Коротаевым, авифауны – А. А. Васильченко.

Особое внимание уделено основному охраняемому объекту заповедника – тувинскому бобру. Кроме ежегодных учётов численности бобров, проведены детальные экологические исследования популяции (С. А. Васильченко, Ал. А. Васильченко). Руководство заповедника понимало необходимость принятия мер по расселению бобра. После подготовительных работ Ал. А. Васильченко при участии инспекторов заповедника в 1989 г. совершено успешное переселение 7 бобров из азасской популяции на р. Баш-Хем.

Во многих зоологических работах, будучи по профессии охотоведом, принимал участие директор С. А. Окаёмов.

С первых лет работы научного отдела развивалось сотрудничество с ведущими вузами, научно-исследовательскими учреждениями и другими организациями. Первый инвентаризационный список рыб составлен специалистом Тувинской республиканской инспекции рыбоохраны Н. Д. Шацких. Биологический институт СО АН СССР (ныне ИСИЭЖ СО РАН, г. Новосибирск) в 1987-1993 гг. ежегодно проводил учеты численности и распределения мелких млекопитающих и оказывал практическую помощь в учётах численности бобра. В 1986-1988 гг. ландшафты заповедника по договору изучал сотрудник Института географии СО АН СССР - В. В. Рюмин.

В 1987 г. к изучению растительного покрова по договору с Институтом леса и древесины СО АН СССР (ныне ИЛ СО РАН) приступила геоботаник Н. И. Молокова. Параллельно она осуществляла флористические сборы. Впоследствии этот договор в 1989 г. перерос в объемную работу, выполненную Западно-Сибирским отделом Института леса СО РАН для разработки серии тематических природных карт на основе аэрокосмической информации. Комплексная экспедиция в составе лесоводов А. С. Махонина, С. Б. Хрубилова, геоботаника Н. И. Молоковой, геоморфолога И. А. Волкова, почвоведов В. Н. Горбачева и В. А. Шеболкова при научном руководстве В. Н. Седых в 1989-1991 гг. отработала 10 топоэкологических профилей общей протяжённостью свыше 50 км. Был выполнен большой объём работ по подготовке наземного лесоустройства с использованием нетрадиционных методических подходов. В контакте с этой экспедицией проводилось лесопатологическое обследование лесов заповедника Московским специализированным лесоустроительным предприятием под руководством начальника партии А. Н. Бобринского. Одновременно специалисты предоставили заповеднику предварительный инвентаризационный список лесных насекомых и разработали легенду лесопатологической карты.

К сожалению, наступили критические годы в финансировании заповедников, и эти работы не были закончены. Завершен подготовительный этап наземного лесоустройства с созданием карты геолого-геоморфологической основы ландшафтов заповедника (И. А. Волков) масштаба 1:100 000 и на ключевые участки масштаба 1:50 000. Дальнейшие действия оказались лимитированы отсутствием аэрофотосъемки на всю территорию заповедника, требующей капиталоёмких затрат.

Именно в эти критические 1990-1992 гг. сменилось руководство заповедника. Сменился практически весь коллектив, в том числе научного отдела. В 1990 г. работу заповедника возглавил В. А. Кол, а его заместителем по научной работе в 1992 г. стала бывшая сотрудница Института леса СО РАН – Н. И. Молокова.

С первых дней ее работы прилагались усилия для консолидации небольшого коллектива научного отдела и сохранения преемственности исследований. Отдалённость заповедника от научных центров диктовала необходимость укрепления содружества с ведущими научно-исследовательскими учреждениями. Научный отдел в составе геоботаника Н. И. Молоковой, орнитолога Н. Д. Карташова, зоолога А. Г. Санькова начал свою деятельность с систематизации накопленного опыта по ведению Летописи природы, паспортизации пробных площадей и маршрутов и разработки в 1994 г. дифференцированной программы Летописи природы заповедника “Азас”, адаптированной к его условиям. Установлена связь с Государственным комитетом Республики Тыва по делам науки и учебных заведений, который оказал финансовую поддержку научным работам заповедника в 1994-1996 гг. Выполнялась инвентаризация высших сосудистых растений. В 1993-1994 гг. флору и растительность степных экосистем изучал сотрудник Национального экологического центра Украины А. Е. Турута. С 1995 г. к исследованию флоры заповедника приступил специалист из Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН Д. Н. Шауло. Одновременно обрабатывались имеющиеся в заповеднике гербарные фонды. В 1998 г. он подвел итоги 12-летнего периода инвентаризации сосудистых растений публикацией монографии “Сосудистые растения государственного природного заповедника “Азас”. В 1995 г. начинает инвентаризацию бриофлоры и лихенофлоры заповедника сотрудница Института леса СО РАН Т. Н. Отнюкова.

С 1990 г. углубленным изучением авифауны занимался Н. Д. Карташов. Он существенно уточнил первичный инвентаризационный список и накапливает материалы по численности, распространению и биологии птиц заповедника и прилегающих территорий, проводит работы по кольцеванию птиц во время сезонных миграций. Продолжается инвентаризация мелких млекопитающих, которая проводится принятым в 1995 г. в штат заповедника В. В. Унжаковым.

В 1990-1993 гг. по договору с Центральносибирским заповедником его сотрудником А. С. Рыбкиным выполнена частичная инвентаризация почвенных беспозвоночных. С 1993 г. начато изучение водных беспозвоночных сотрудником Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН В. В. Заикой. Сотрудником того же института В. И. Забелиным в 1994 г. по заданию заповедника составлена геологическая карта масштаба 1:200 000 на Хамсара – Бий-Хемское междуречье.

В 1995–1998 гг. при участии директора В. А. Кола проведены 4 конные экспедиции в наименее изученные высокогорные районы заповедника. Они существенно дополнили инвентаризационные списки флоры и фауны и материалы по редким видам. В итоге составлен обзор редких видов высших растений, пополнены списки и повидовые очерки редких видов млекопитающих и птиц.

К изучению популяции тувинского бобра привлечен специалист-бобрятник из ВНИИОЗ (г. Киров) А. П. Савельев. В 1995 г. по заданию заповедника он разработал комплексную научную программу “Тувинский бобр”, став её научным руководителем и одним из непосредственных исполнителей. Программа предусматривает генетические, биологические, экологические и природоохранные аспекты изучения тувинского бобра, в том числе его реакклиматизацию. Мониторинговый раздел программы ежегодно с 1995 по 1998 годы выполнял В. В. Унжаков. С 1997 г., наряду с мониторингом численности бобра, развёрнуты широкие работы по углублённому изучению состояния популяции тувинского бобра. В Институте цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) в лаборатории А. С. Графодатского установлен кариотип бобра, выполнено полное сопутствующее обследование.

В 1998 г. научным руководителем А. П. Савельевым к работе по программе “Тувинский бобр” привлечены международные специалисты из Университета г. Галле (Германия) М. Штуббе и А. Штуббе. Совместно с А. П. Савельевым и В. В. Унжаковым выполнен большой объем популяционно-генетических исследований колонии бобров на р. Азас с применением методов живоотлова и мечения.

Отловлено и помечено ушными метками 33 бобра. Одновременно на территории заповедника проведены широкие фаунистические исследования (Савельев и др., 1999).

Наряду с программой работ по Летописи природы Н. И. Молокова продолжила обследование растительного покрова заповедника. В 1997-1998 гг. ею составлена первая тематическая карта высотно-поясных комплексов типов биогеоценозов заповедника “Азас” масштаба 1:100 000.

В последние годы Управление заповедного дела Госкомэкологии РФ озабочено востребованностью уникальнейших материалов Летописей природы заповедников. Управлением проведена работа по адаптации форм представления данных Летописи для Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ). В рамках ЕГСЭМ заповедник ежегодно представляет анкету о состоянии природных комплексов заповедника и составляет перспективный и текущий планы работы в соответствии с факторами воздействия на его природные комплексы.

Научные объекты заповедника представлены 11 постоянными наземными зоологическими маршрутами и пробными площадями, 2 водными маршрутами по учету бобра, 5 водными орнитологическими маршрутами, 3 стационарами по ежегодному учету численности мелких млекопитающих, 3 пробными площадями по лесопатологическому контролю состояния древостоев, 10 высотными геоботаническими профилями, 10 пробными площадями по проведению фенологических наблюдений растительных сообществ и учёту урожайности ягодников.

В архивных материалах имеется 11 книг Летописи природы, отражающих наблюдения 1986-1997 гг., фондовый научный гербарий высших растений насчитывает около 4000 листов. Формируется гербарий мхов и лишайников. Имеется научная библиотека из 3500 томов, включая периодику.

Сотрудниками заповедника с 1986 по 1998 гг. опубликовано 2 монографии, 17 научных статей и 16 тезисов, в том числе по материалам, накопленным на территории заповедника - 1 монография, 7 научных статей и 9 тезисов.

Отдел экологического просвещения только формируется. Планируется организация Музея природы Тоджи при заповеднике. В последние годы на базе заповедника проходят летние биологические курсовые и дипломные практики студентов Тувинского государственного университета и других вузов. Природные комплексы заповедника находятся в естественном состоянии. Заповедник в перспективе направит свои усилия на обеспечение режима охраны, фоновый экологический мониторинг природных комплексов, выполнение программ по редким видам. Одна из других задач – искусственное расселение тувинского бобра. Будут продолжены инвентаризационные работы по флоре и фауне, особенно слабо изученных групп растений и животных, а также углублённое изучение биологии и экологии не только редких, но и фоновых видов. Необходимо завершить щадящее наземное лесоустройство территории заповедника, составить серию природных карт. И, наконец, заповедник акцентирует внимание на своих эталонных функциях и участии в формировании природоохранной и экономической стратегии в регионе.