Комбинаторная и дифференциальная топология, дифференциальная геометрия, комбинаторная геометрия, динамические системы, качественные метода в нелинейной динамике и математическом анализе.
Основные публикации:
Писаренко Ю. А. Топологические закономерности фазовых диаграмм жидкость–пар. Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 1. С. 5–19.
Писаренко Ю. А., Серафимов Л. А., Шалунова С. Ю. Шувалов А. С. Обоснование правила азеотропии для двумерных концентрационных комплексов. Теорет. основы хим. технологии. 2003. Т. 37. № 2. С. 189.
Писаренко Ю. А. и др. Анализ возможных форм правила азеотропии для двумерных диаграмм равновесной дистилляции. Теорет. основы хим. технологии. 2008. В печати.