Научная деятельность на кафедре осуществляется совместно с отделом биомедицинской физики и инженерии ЦНИЛ Университета под общим руководством профессора Ф.А. Бляхмана.

Основные направления работ включают:
– фундаментальные исследования в области биофизики и биомеханики живых и неживых систем,
– прикладные исследования в сфере клинической и социальной медицины,
– разработка наукоемких технологий для медицинских приложений.

Стратегические принципы организации работ: 
– повышение качества выполняемых исследований с выходом на международный уровень,
– глубокая интеграция исследований с ведущими научными группами в стране и за рубежом,
– ставка на молодежь.

Наиболее значимые темы исследований связаны с изучением молекулярных механизмов мышечного сокращения, механических и электрических свойств клеток биологических тканей и их синтетических аналогов, с выяснением механизмов регуляции насосной функции сердца в норме и патологии. Важные научные работы также проводятся в области разработки технологий визуализации органов и тканей, создания биосовместимых функциональных композитных материалов на основе полиэлектролитных гелей и наночастиц, алгоритмов и программ для повышения точности различных диагностических методов. Большинство научных разработок кафедры выполняется в тесном творческом сотрудничестве с отечественными и зарубежными коллегами. Наиболее плодотворные связи сложились с институтами Уральского федерального университета (УрФУ), Институтом электрофизики УрО РАН, Институтом биофизики РАН (Пущино), Институтом трансплантологии и искусственных органов (Москва), University of Washington (Seattle), McGill University (Montreal), Technology University (Singapore).

Финансирование работ осуществляется за счет Государственных заданий учредителя (Минздрав РФ), и при поддержке грантов Российского Фонда Фундаментальных Исследований, Российского Научного Фонда, Российского Фонда содействия развитию малых форм предпринимательства, а также других организаций. На протяжении ряда лет целевое финансирование по проектам РФФИ идет непосредственно через УГМУ.

Наиболее значимые результаты исследований сотрудников кафедры широко представляются научной общественности в России и за ее рубежами в форме докладов на представительных конференциях, и статей в рейтинговых изданиях. В их числе журналы, индексируемые в наиболее значимых базах данных (Scopus, WoS): J. Biomechanics, J Comparative Biochemistry and Physiology, J. Biophysics, J. Macromolecular Chemistry and Physics, J. Polymer, J. Biophysics Optical Memory and Neural Networks, J. Mechanics in Medicine and Biology, European Journal of Echocardiography, J Applied Physics Letters, J Key Engineering Materials, J. Sensors and Actuators, J. Medical Imaging and Health Informatics и др.

Подготовка научных кадров на кафедре осуществляется за счет выполнения на ее базе квалификационных научных исследований сотрудниками и студентами. В частности, за последние пять лет по материалам исследований, выполненных на кафедре, защищены докторская и четыре кандидатские диссертации сотрудниками УГМУ и УрФУ. Студентами Института естественных наук (УрФУ) были защищены более десяти квалификационных работ. Сотрудничество в этом направлении успешно продолжается на основе взаимной заинтересованности сторон.

Работа с НОМУС УГМУ является неотъемлемым атрибутом научной деятельности кафедры. Коллектив кафедры являются организатором и куратором еженедельного научно-образовательного семинара «Актуальные аспекты биомедицинской физики», а также секции «Биомедицинская физика и нанотехнологии» в рамках ежегодной молодежной научно-практической конференции Университета под эгидой НОМУС. Кроме того, кафедра предлагает инструментальные и консультативные услуги для студентов и молодых ученых УГМУ различных специальностей в рамках научных программ коллектива.

Ответственный за работу с НОМУС – профессор Бляхман Ф.А. (Feliks.Blyakhman@urfu.ru).

Общественное признание эффективности научной работы коллектива кафедры неоднократно подтверждено результатами внутривузовского конкурса «Ученые УГМУ – Здравоохранению Урала». Сотрудники подразделения в разные годы становились победителями конкурса в большинстве номинаций, в частности: «за продвижение научных исследований на международный уровень», «за разработку, составляющую предмет интеллектуальной собственности», «за докторскую диссертацию» и др. В 2015 году коллектив кафедры был признан лучшим в сфере научно-исследовательской деятельности по результатам конкурса «Лидер качества УГМУ». Предметом особой гордости коллектива являются достижения студентов и молодых ученых по научной тематике кафедры. Успехи начинающих ученых неоднократно отмечались дипломами на различных российских и международных конференциях. В 2015 магистрант Института физической культуры и молодежной политики» УрФУ (Тимохина В.Э., выпускница УГМУ), выполняющая научные исследования на базе и под руководством сотрудников кафедры, за научные достижения была удостоена стипендии Президента Российской Федерации, а также награждена стипендией Губернатора Свердловской области.

Реализуемые образовательные программы
Коллектив кафедры обеспечивает обучение студентов следующим дисциплинам в рамках соответствующих общих образовательных программ (ООП):
Специалитет.
ООП «Лечебное дело» ‒ физика, математика; современная научная картина мира; медицинская информатика.
ООП «Медико-профилактическое дело» ‒ физика, математика; современная научная картина мира; медицинская информатика, информатика, статистика
ООП «Педиатрия» ‒ физика, математика; современная научная картина мира, медицинская информатика
ООП «Стоматология» ‒ физика, математика; современная научная картина мира, медицинская информатика
ООП «Фармация» ‒ физика; математика; информатика; современная научная картина мира
ООП «Клиническая психология» ‒ математика; современные информационные технологии
ООП «Социальная работа» ‒ математика
ООП «Сестринское дело» ‒ физика; математика.
Магистратура.
ООП «Общественное здравоохранение» — введение в биостатистику и математическое моделирование.