С.П. Буякова активно развивает научное направление – материаловедение керамических функциональных материалов. Светланой Петровной сформулированы принципы организации структурно-фазовой иерархии в непластичных материалах, позволившие создать целый класс керамических материалов с принципиально новым соотношением параметров «структура свойства». Под руководством С.П. Буяковой разработаны пористые керамические материалы для эндопротезирования костной ткани, принципиальным превосходством которых является остеокондуктивность и остеопротекторность. Разработан спинальный эндопротез, воспроизводящий функциональные особенности межпозвонкового диска, использование которого в медицинской практике позволяет сохранить подвижность позвоночного столба, сократить уровень инвалидизации по причине заболеваний позвоночника.

С.П. Буякова ведёт активные исследования по разработке элементов теплозащиты ракетно-космической техники и её энергетических систем. Под её руководством создан класс градиентных керамических функциональных градиентных материалов для высокоэффективной теплозащиты гиперзвуковых летательных аппаратов. Разработанные материалы способные к длительным циклическим термонагружениям вплоть до 3000 оС.