Наукові дослідження, в яких беруть участь викладачі та аспіранти кафедри у тісній взаємодії з лабораторією «Молекулярної біології та генетики»  та академічними науковими установами, проводяться у наступних основних напрямках: молекулярна організація хроматину та механізми білково-нуклеїнових взаємодій у його складі (А.В.Сиволоб); топологічна організація ДНК в ядрах клітин (А.В.Сиволоб, К.С.Афанасьєва); популяційна та екологічна генетика дрозофіл, генетичні закономірності процесів розвитку крила у дрозофіли, мобільні елементи дрозофіли та її ендосімбіотичні бактерії (І.А.Козерецька, О.В.Проценко, С.В. Серга); хромосомна нестабільність в клітинах людини в нормі і при онкопатології (С.В.Демидов, С.Р.Рушковський, К.С.Афанасьєва); імуногенетика (С.В.Демидов); дестабілізація ядерного та мітохондріального геномів на початкових етапах канцерогенезу (з використаняім як модельного об'єкту дріжджів Saccharomyces cerevisiae), вивчення механізмів ефекту «свідка» (bystander effect) при сокультивуванні клітин дріжджів та лімфоцитів людини (С.Р.Рушковський). До наукової роботи залучаються студенти кафедри генетики. Результати наукової роботи систематично друкуються у фахових наукових виданнях і доповідаються на міжнародних та вітчизняних наукових форумах.

Науковцями кафедри отримано важливі результати щодо молекулярних механізмів конформаційної рухливості нуклеосом, описано нові крилові мутації дрозофіли, систематично проводиться генетичний моніторинг популяцій дрозофіл України, розроблено новий кінетичний підхід в кометному електрофорезі ізольованих клітин, нові методи імунокорекції. На кафедрі створено колекцію ліній дрозофіл, яка використовується як у наукових дослідженнях, так і в учбовому процесі.