Кафедра ведет исследовательскую работу по широкому кругу научных направлений, охватывающих общую и молекулярную генетику ключевых матричных процессов (репликации, транскрипции, трансляции), изучение механизмов восстановления повреждений ДНК (репарации), исследование механизмов формирования и действия конформационных матриц (прионов и амилоидов), а также медицинскую генетику и генетику надорганизменных систем. Исследования Кафедры проходят с использованием уникальных генетических коллекций животных растений и микроорганизмов и передового оборудования Научного парка СПбГУ.  Ежегодно сотрудники Кафедры публикуют около 100 статей в ведущих журналах, индексируемых в международных базах цитирования, включая наиболее рейтинговые (Nature Genetics, PLOS Biology, PLOS Genetics, Nucleic Acids Research, PNAS), и выполняют работу по более чем 20 грантам.