Mežzinātnes uzdevums ir attīstīt meža apsaimniekošanas principus, kas nodrošina meža resursu līdzsvarotu un ilgtspējīgu izmantošanu, ietverot meža ekoloģisko, sociālo un ekonomisko nozīmi. 

Meža ekosistēmas pakalpojumi nodrošina klimata, gaisa kvalitātes un ūdens sistēmas regulēšanas, ūdens un augsnes kvalitātes saglabāšanas un aizsardzības funkcijas, aizsardzības funkcijas pret dabisko risku un troksni, bioloģiskās daudzveidības saglabāšanu. Meža resursiem ir liela ietekme globālā klimata regulēšanā un cilvēku dzīves telpas nodrošināšanā. Meži regulē oglekļa (C) apriti dabā. Ilgtspējīga un nenoplicinoša mežsaimniecība nodrošina neizsīkstošu meža resursu pieejamību. Tautsaimniecības aspektā mežs ir viens no ražošanas faktoriem un dabas resursiem. Ar mežu saistītas tautsaimniecības nozares: lauksaimniecība (ogu, sēņu audzēšana; dabiski augošu ogu, sēņu ievākšana mežā); medību saimniecība (ietverot medījamo dzīvnieku ķeršanu, pavairošanu un ar to saistītos pakalpojumus); mežsaimniecība, tai skaitā mežizstrāde, kā arī tūrisms, vides aizsardzība, izglītība.

Mežzinātne cieši saistīta ar dabas, lauksaimniecības, sociālajām un ekonomikas zinātnēm. Mežzinātne sastāv no trīs apakšnozarēm – meža ekoloģijas un mežkopības, mežsaimniecības tehnoloģijas un meža ekonomikas un politikas. Meža ekoloģija un mežkopība pēta meža ekosistēmu struktūru, to elementu savstarpējo mijiedarbību, kā arī mijiedarbību ar citām ekosistēmām. Mežkopības pētījumi saistīti ar meža selekciju un kokaugu adaptāciju, klimata pārmaiņām, meža atjaunošanu un ieaudzēšanu, meža kopšanu, meža fitopataloģiju un mikoloģiju, medniecību, bioloģiskās daudzveidības saglabāšanu. Mežsaimniecības tehnoloģijas pēta un attīsta ar meža atjaunošanu, kopšanu un izmantošanu saistītās tehnoloģijas, instrumentus un paņēmienus, meža un koksnes resursu īpašības un pielietojamību, kokmateriālu ieguvi un transportēšanu, meža resursu izmantošanu enerģētikā. Meža ekonomika un politika pēta mežsaimniecības vēsturi, meža ekosistēmas pakalpojumus un produktu vērtēšanu, meža apsaimniekošanas plānošanu un meža pārvaldību, meža materiālu tirgu, novērtē meža apsaimniekošanas ilgtspējību, politisko un saimniecisko lēmumu ietekmi uz meža resursiem. Meža ekonomika un politika ietver arī socioloģijas, antropoloģijas, ekoloģijas, vēstures, jurisprudences un psiholoģijas pētījumus par mežu. Ar mežzinātni cieši saistīta materiālzinātņu apakšnozare – koksnes materiāli un tehnoloģijas.

Mežzinātnes pētījumi aptver mežsaimnieciskās ražošanas ciklu, ietverot meža resursu uzskaiti un plānošanu, meža atjaunošanu un kopšanu, meža izmantošanu un tālāku pārstrādi. Meža apsaimniekošanai raksturīgas vairākas īpatnības:

1) ilgs ražošanas cikls (atkarībā no koku sugas: no 20 līdz 130 gadiem);

2) telpiski sarežģīta meža struktūra;

3) apsaimniekošana saistīta ar alternatīviem risinājumiem, piemēram, ar vienvecuma tīraudžu vai mistraudžu, vai dažāda vecuma audžu veidošanu.

Lai realizētu meža nepārtrauktu izmantošanu un veidotu mežaudžu mērķtiecīgu izvietojumu telpā, izstrādāta normālā meža teorija. Teorijai pamatā ir vienkāršots teorētiskais meža struktūru raksturojošais modelis, kas nosaka normalitātes principu ievērošanu. Normalitāte ir ideāla meža struktūra, attiecināma uz pieaugumu, galvenās cirtes vecumu, vecumklašu sadalījumu, kopējo krāju, izmantošanas apjomiem. Mūsdienās teorija transformēta, aprakstot “optimālā meža” principus, kas vērsti uz līdzsvarotu meža ekoloģisko, ekonomisko un sociālo funkciju nodrošināšanu.

Ikgadējais meža izmantošanas apjoms atkarīgs no īpašumā esošo mežaudžu produktivitātes, mežaudžu struktūras, mežaudžu kvalitātes, meža atjaunošanas pasākumu sistēmas un abiotisko, biotisko un antropogēno faktoru ietekmes. Īpaši nozīmīga ir mežsaimniecisko pasākumu kvalitāte un kvantitāte. Nenoplicinošas mežsaimniecības organizēšana saistīta ar līdzsvara meklējumiem starp meža izmantošanu, koksnes atmirumu, audžu bojājumu un to seku novēršanas pasākumu kompleksu. Relatīvā meža rentes teorija nosaka, ka resursu izmantošanas apjomi plānojami atbilstoši to monetārajai vērtībai un regulējami atbilstoši šīs vērtības izmaiņām. Ilgtspējīgas attīstības principiem atbilst tādi meža izmantošanas apjomi, kas nodrošina kapitālvērtības nesamazināšanos un tīro ienākumu profils ir vienmērīgs, ar tendenci palielināties nākotnē. Meža ekosistēmu raksturo arī meža dinamikas teorija un ekoloģiskās sukcesijas teorija. Cilvēka izpratnē mežs ir lēni mainīga ekosistēma. Mainību grūti pamanīt, jo mežā augšanas un atmiršanas procesi norit lēni. Šos procesus ietekmē abiotiskie, biotiskie un antropogēnie faktori. 

Vispārējā kvantitatīvā meža struktūras un dinamikas teorija apraksta meža elementu strukturālo un dimensionālo uzbūvi, kā arī telpisko izvietojumu. Teorija balstās uz alametriskās mērogošanas principiem, kas atkarīgi no konkrētās kokaugu sugas fizioloģiskajām īpašībām, kas ietekmē koku telpisko izvietojumu, stumbra un vainaga dimensijas, kā arī augšanas ātrumu. Teorija balstās uz atziņām:

1) kokaudzes struktūra un koku telpiskais izvietojums atkarīgi no augšanas apstākļiem, ūdens plūsmas un barības vielu pieejamības, kā arī spējas nodrošināt barības vielu apriti;

2) koku stumbra forma un vainaga uzbūve vienas sugas kokiem ir līdzīgas, kas ļauj meža struktūru lielākā mērogā aprakstīt pēc atsevišķu koku grupu īpašībām.

Šādai pieejai izmantojams neliels skaits koku raksturojošu parametru, kas reprezentē meža struktūru un tā dinamisku attīstību. Atsevišķa koka un kokaudžu parametru dinamika aprakstāma matemātiski, lietojot unificētus modeļus.

Pēc darbības veida mežzinātnē izmanto teorētiskās, empīriskās un datu apstrādes metodes; pēc pieejas – kvantitatīvās un kvalitatīvās metodes. Empīriskās metodes parasti tiek lietotas datu ieguvei mežā, aprakstot meža ekosistēmas elementu parametrus. Datu apstrādē izmanto biometrijas metodes, piemēram, meža apsaimniekošanas plānošanas pētījumos pielieto matemātisko programmēšanu, statistisko analīzi, modelēšanu. Lai prognozētu meža ekosistēmas mainību, veido novērojumu datu kopu un meža attīstību aprakstošus matemātiskos modeļus. Selekcijas un ģenētikas metodes tiek izmantotas meža atjaunošanas un kokaudzes ražības uzlabošanas pētījumos. Meža resursu uzskaites pilnveidošanai tiek attīstītas tālizpētes metodes. Meža resursu apsaimniekošanas ekonomiskās efektivitātes pilnveidošanai tiek izmantotas ekonometriskās metodes, meža sociālo vērtību noteikšanai tiek lietotas socioloģiskās aptaujas un ekspertu intervijas metodes. 

Sistemātiska pieeja meža apsaimniekošanā pirmo reizi aprakstīta 14. gs. Nirnbergā (Vācijā) un 16. gs. Japānā. Mežzinātnes kā zinātņu nozares attīstība saistīta ar rūpniecības attīstību un koksnes resursu pieejamības samazināšanos 18. gs. sākumā Saksijā (Vācijā), kas radīja nepieciešamību nodrošināt ilgtermiņa meža resursu plānošanu. Ilgtspējīgas mežsaimniecības principus pirmais aprakstījis vācu grāmatvedis un kalnrūpnieks Hanss Karlovics (Hans Carl von Carlowitz) darbā “Mežkopības ekonomika jeb nozīmīgs vēstījums un ieteikumi savvaļas koku audzēšanai” (Sylvicultura oeconomica, oder haußwirthliche Nachricht und Naturmäßige Anweisung zur Wilden Baum-Zucht, 1713). 18. gs. beigās, 1787. gadā, Hesenē, Hungēnas pilsētā, mežzinātnieka Georga Hartiga (Georg Ludwig Hartig) vadībā tika dibināta pirmā mežsaimniecības skola, lai gan mežsaimniecība kā atsevišķs studiju kurss tika mācīta arī agrāk Centrāleiropā, tai skaitā Gīsenas Universitātē (University of Giessen) Hesenē-Darmštatē. Vecākās mežsaimniecības universitātes: Sanktpēterburgas meža institūts (Санкт-Петербургский форст-институт, 1803) Krievijā, Sanktpēterburgā; Saksijas karaliskā meža akadēmija (Königlich-Sächsische Forstakademie, 1816), Vācijā, Tārandā; Augstākā mežsaimniecības inženieru tehniskā skola (Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes, 1844), Madridē, Spānijā. Lielu ieguldījumu mežzinātnes veidošanā devis vācu mežzinātnieks un pedagogs Heinrihs Cota (Johann Heinrich Cotta), 1817. gadā formulējot mežzinātnes, mežkopības un mežsaimniecības jēdzienus un nozīmi, kā arī izveidojot mežsaimniecības terminoloģiju. H. Cota bija arī mežierīcības pamatlicējs. Mežkopības attīstībā lielu ieguldījumu devuši šveiciešu mežzinātnieks Eliass Landolts (Elias Landolt) – 1866. gadā formulēja mūžīgā meža (Plenterwald) apsaimniekošanas principus; vācu mežsaimnieks Karls Gajers (Johann Christian Karl Gayer) – 1868. gadā formulēja meža izmantošanas principus; vācu mežzinātnieks Johans Judeihs (Johann Friedrich Judeich) – 1871. gadā aprakstīja mežierīcības principus; Zviedrijas meža pētīšanas institūta vadītājs Hanss Nēslunds (Hans Manfred Eugen Näslund) – 1942. gadā attīstījis statistisko metožu pielietošanu mežsaimniecībā; vācu mežzinātnieks un inženieris Maksimilians Preslers (Maximilian Robert Pressler) – zemes rentes teorijas pamatlicējs (1859), pieauguma svārpsta un dastmēra izgudrotājs; vācbaltiešu mežzinātnieks Eižens Ostvalds (Eugen Ostwald) – relatīvās meža rentes teorijas pamatlicējs (1915); krievu ģeologs un augsnes zinātnieks Vasīlijs Dokučajevs (Василий Васильевич Докучаев) – meža augsnes zinātņu pamatlicējs (1874); krievu mežzinātnieks Georgijs Morozovs (Георгий Федорович Морозов) – meža ekoloģijas teorijas pamatlicējs (1902–1903); krievu mežzinātnieks Mihails Orlovs (Михаил Михайлович Орлов) – pētījis meža taksāciju un mežaudžu ražību; vācu mežzinātnieks Makss Krots (Max Krott) – pēta mežsaimniecības un dabas aizsardzības politikas procesus (kopš 1995).

Globālo pārmaiņu kontekstā mūsdienās aizvien nozīmīgāki pētījumi tiek veikti meža selekcijā un ģenētikā, kokaugu reakcijas spējas novērtēšanā un mežsaimniecības riska mazināšanā. Pieaugot sabiedrības interesei par paplašinātu meža resursu izmantošanu, pieaug nepieciešamība pēc objektīvas meža ekosistēmas pakalpojumu novērtēšanas. Attīstoties tālizpētes metodēm, pieaug to izmantošanas iespējas mežsaimniecībā un šo metožu adaptēšanas iespējām mežsaimniecībā. Aktuāli ir meža atjaunošanas un kopšanas tehnoloģiju pētījumi, kā arī jaunu instrumentu attīstība. Tiek veikti pētījumi par biomasas izmantošanu enerģētikā, attīstot otrās un trešās paaudzes biodegvielu. Aktuāla ir koksnes produktu pielietojuma paplašināšana būvniecībā, mašīnbūvē, mēbeļu rūpniecībā. Tiek attīstīti jauni koksnes produkti un kompozītmateriāli, piemēram, mūžīgie dēļi – koksnes polimēra kompozītmateriāli ar uzlabotām mehāniskām īpašībām.

Eiropas Meža institūts (European Forest Institute, EFI, 1993) – Eiropas valstu veidota starptautiska organizācija, kas koordinē pētījumus un nodrošina politisku atbalstu pētījumu veikšanai mežzinātnē, veicina zinātnieku grupu sadarbību un nodrošina pētniecības telpas informatīvo atbalstu, kā arī zinātnisko atziņu izmantošanu kopīgās meža politikas veidošanā Eiropā. Konvenciju par Eiropas meža institūtu ratificējušas 25 Eiropas valstis (tajā skaitā Latvija), to veido 115 asociētās un filiāļu dalībnieku organizācijas 36 valstīs. Eiropas meža institūta centrālais birojs atrodas Joensū, Somijā.

Starptautiskā meža pētīšanas organizāciju savienība (International Union of Forest Research Organizations, IUFRO), dibināta 1892. gadā, atrodas Vīnē, Austrijā. Aptver un veido sadarbības tīklu starp pasaules meža pētīšanas organizācijām, apvienojot vairāk nekā 15 000 zinātnieku no vairāk nekā 700 organizācijām 110 pasaules valstīs. Tropisko mežu pētīšanas centrs (Center of Tropical Forest scienece), dibināts 1981. gadā, atrodas Panamas pilsētā, Panamā, apvieno 30 pētniecības institūtus no Āfrikas, Latīņamerikas un 25 institūtus no Āzijas. Starptautiskais mežsaimniecības pētīšanas centrs (Center for International Forestry Research, CIFOR), dibināts 1993. gadā, atrodas Bogorā, Indonēzijā, apvieno 15 pētnieciskos centrus no visas pasaules. Centra mērķis ir veikt pētījumus ilgtspējīgā lauksaimniecībā un dabas resursu apsaimniekošanā. 

Forest Policy and Economics (kopš 2000. gada; izdod Elsevier) – publicē pētījumus meža ekonomikā un politikā. Silva Fennica (kopš 1926. gada; izdod Finnish Society of Forest Science) – zinātnisks tiešsaistes žurnāls, publicē rakstus par fundamentālajiem un lietišķajiem pētījumiem mežzinātnē. Forest Ecology and Management (kopš 1977. gada; izdod Elsevier) – publicē rakstus, kas meža ekoloģijas pētījumus saista ar meža resursu apsaimniekošanu. European Journal of Forest Research (kopš 1857. gada; izdod Springer) – zinātnisks tiešsaistes žurnāls, publicē rakstus par fundamentālajiem un lietišķajiem pētījumiem mežzinātnē. Canadian Journal of Forest Research (kopš 1971. gada; izdod Canadian Science Publishing) – zinātnisks tiešsaistes žurnāls, publicē rakstus par fundamentālajiem un lietišķajiem pētījumiem mežzinātnē. 

Vācu mežzinātnieks Johans Hundeshāgens (Johann Christian Hundeshagen) – normālā meža teorijas pamatlicējs (1826). E. Ostvalds – relatīvās meža rentes teorijas pamatlicējs (1915), precizējis meža taksācijas elementus, interpolācijas ceļā no augšanas gaitas tabulām izveidojis priedes un egles augšanas gaitas tabulas vietējiem apstākļiem (1891). Valters Biterlihs (Walter Bitterlich) – meža inventarizācijas mainīgā rādiusa parauglaukumu uzmērīšanas metodes autors (1949). Vācu un britu botāniķis un mežzinātnieks Dītrihs Brandiss (Dietrich Brandis) – tropiskās mežsaimniecības pamatlicējs, darba “Indijas koki” (Indian Trees) autors (1906). Gifords Pinčots (Gifford Pinchot) – mūžīgā meža apsaimniekošanas sistēmas pamatlicējs ASV. Džozefs Buondžorno (Joseph Boungiorno) – meža apsaimniekošanas lēmumu pieņemšanas atbalsta metodes autors, globālās meža resursu produktu modelēšanas autors (2003). Ričards Hemelins (Richard Hamelin) – molekulārās meža pataloģijas pamatlicējs. Amerikāņu ekologs Hermans Šugarts (Herman H. Shugart) – meža dinamikas teorijas pamatlicējs (1984).