Основными направлениями фундаментальных и прикладных научных исследований института являются: исследование клеточного ядра и хромосом, их трехмерной организации, динамики и эволюции; исследование стволовых клеток, их направленной дифференцировки; исследование биологии клетки в культуре, создание новых клеточных линий; разработка клеточных технологий для заместительной тканевой и клеточной терапии, включая методы нанобиотехнологии; исследование клеток низших эукариот (протистов); исследование структурно-функциональной и молекулярной организации цитоплазмы и клеточных органоидов; анализ структурно-функциональной организации клеточных мембран и ионных каналов, внутриклеточной сигнализации и транспорта; изучение механизмов пролиферации, дифференцировки, малигнизации, подвижности и гибели клеток, эпигенетической изменчивости и наследственности; изучение структуры и функций субклеточных надмолекулярных комплексов.
Кафедра входит в состав физиолого-биохимического отделения Биофака, готовит специалистов в области физиологии, клеточной биологии, цитологии и гистологии. Выпускники кафедры работают в различных институтах РАН и РАМН, в педагогических и медицинских учреждениях. Научно-исследовательская работа кафедры проводится в лабораториях клеточной биологии и гистологии, соответственно сложившимся на кафедре двум научным школам. Основатель научной школы «Физиология митоза: ультраструктурное и иммуноцитохимическое изучение хромосом, клеточных центров и веретена деления клеток» - Ченцов Ю.С. Другая научная школа – «Дифференцировка и размножение клеток кроветворной и соединительной тканей в онто - и филогенезе, при патологии и экстремальных воздействиях» – была основана И.И. Мечниковым (1845-1916).