На кафедре проводится работа по трем отдельным научным направлениям: биология, ботаника, фармакогнозия, при этом, основным направлением является исследование биологической активности экстрактов лекарственных растений.

Цитогенетические исследования политенных хромосом насекомых начаты в 1967 г. на кафедре проф. С. И. Беляниной. Доц. Сигаревой Л. И. впервые разработан и внедрен способ дифференциальной окраски политенных хирономид двукрылых насекомых, который позволяет выявлять районы гетерохроматина (1977 г.). В токсикологических исследованиях при изучении влияния токсикантов и лекарственных препаратов политенные хромосомы используются как тест — объект изучения изменения генетической активности хромосом эукариот (защищено две диссертации: Белоноговой Ю. В. „Влияние тяжелых металлов на жизнедеятельность и генетический материал гидробионтов“ по специальности экология, 1999 г, Федоровой И. А. „Характер изменения функционально активных участков и компактности политенных хромосом Chironomus (Diptera) под влиянием холинотропных препаратов“ по специальности 03.00.25 — гистология, цитология, клеточная биология 2009 г.).

Молекулярно-генетические исследования по установлению скорости накопления мутации у быстро эволюционирующих видов проводятся совместно с московскими коллегами (защищена диссертация Деминым А. Г. „Анализ эволюционной изменчивости гена COI и его использование для филогении и систематики таксонов с высоким видовым разнообразием на примере комаров-звонцов подсемейства Chironominae (Chironomidae, Diptera)“ по специальности 03.02.07 — генетика, 2011).

Всего по результатам научных исследований оформлено 7 патентов РФ, защищено 12 кандидатских и 4 докторских диссертаций. За последние десять лет сотрудниками кафедры опубликовано более 300 научных трудов, в том числе 2 монографии.

В рамках исследования биологических свойств растительных экстрактов проводится анализ их острой, подострой и хронической токсичности на аквариумных рыбах Danio rerio (h), личинках насекомых и мелких млекопитающих Студенты всех факультетов активно работают в студенческом научном кружке.

Сотрудники кафедры активно участвуют в конференциях разного уровня, в том числе и международных, являются председателями секций по эволюционным и цитогенетическим тематикам.