В область научных интересов Ю. А. Шрейдера входили математика (функциональный анализ, вычислительные методы), вычислительная техника, информатика, семиотика, логика, философия и методология науки, системный анализ, философия религии. В его трудах представлены новые результаты по теории бинарных отношений типа сходства; подведены итоги исследований по теории классификации, логике принятия решений «большинством», теории ранговых распределений и общей концепции системы; исследуется отличие информации от личностного знания, формулируются основные принципы инженерии знаний и др. Его книги «Равенство, сходство, порядок» (М.: URSS), «Системы и модели» (М.: URSS), «Природа биологического познания», «Основы этики», «Ценности, которые мы выбираем» (М.: URSS), многочисленные статьи, опубликованные в том числе и на страницах журнала «Вопросы философии», стали классическими в отечественной философской литературе.