Одно из направлений научно-исследовательской деятельности кафедры - изучение организации тканей внутренней среды. Широким фронтом проводятся сравнительные исследования защитных реакций беспозвоночных с применением современных иммунологических и биохимических методов. Особое внимание уделяется взаимоотношениям на тканевом уровне в системе паразит-хозяин. Подобные исследования направлены на изучение филогенеза иммунной системы. Изучение механизмов защитных реакций в разных таксонах беспозвоночных и поиск общих закономерностей организации защитных реакций у позвоночных и беспозвоночных позволит разрешить вопрос об универсальности принципов организации защитных систем и внести существенный вклад в разработку проблемы становления защитных реакций в эволюции.

Еще одно направление исследований организации тканей внутренней среды – изучение взаимодействия клеток внутренней среды и внеклеточного матрикса (ВКМ). Сравнительный анализ структуры ВКМ и процессов его синтеза на широком круге объектов, находящихся на разных ступенях эволюционного развития, предоставляет ценный материал для изучения закономерностей формирования, функционирования и эволюции ВКМ, а, следовательно, позволяет выявить как общие закономерности, так и специфические особенности организации тканей внутренней среды у представителей разных таксонов. Модельными объектами этих исследований являются представители филогенетически удаленных друг от друга групп многоклеточных животных с хорошо развитым ВКМ – сцифомедуза Aurelia aurita (Cnidaria: Scyphozoa) и несколько видов асцидий (Tunicata: Ascidiacea).

Другое направление научных работ кафедры – исследования симбиотических систем на модели взаимодействия протистов и бактерий (инфузория Paramecium caudatum – бактерия Holospora obtuse) с помощью световой и электронной микроскопии, иммуноцитохимии, флуоресцентной микроскопии и т.д. Подобные исследования могут прояснить вопрос о становлении в эволюции такого важного биологического явления как симбиоз. С другой стороны, такие исследования дают интересный материал для понимания процессов, происходящих внутри клетки – ведь на разных этапах становления симбиотической системы бактерия вступает во взаимодействие с рядом клеточных органоидов, являясь по сути чужеродным для клетки объектом и избегая опасности уничтожения.

Еще одно направление научных работ на кафедре касается механизмов адаптивного ответа на действие факторов внешней среды. Как известно, адаптация организмов к абиотическим факторам затрагивает все уровни организации живого - от молекулярного до биоценотического. Поэтому при изучении адаптаций необходимо дифференцировать приспособительные процессы, протекающие на каждом из уровней, учитывая их специфические особенности и взаимосвязь в общей адаптационной системе. Существенную роль в процессе адаптации играют клеточные механизмы. На кафедре изучаются именно эти механизмы и, в частности, механизмы репарации функциональной активности клеток при осмотическом и температурном стрессе.

На кафедре по-прежнему развиваются нейрогистологические исследования. В настоящее время основное внимание уделяется сравнительной и эволюционной нейроморфологии, изучению морфо-функциональной организации и эволюции ЦНС позвоночных животных; исследованию процессов  влияния различных факторов на формирование нервной системы животных и человека, а также разработке и внедрению автоматизированных методов количественного анализа в нейрогистологию.

Кроме того, как указывалось выше, в лаборатории структуры и функции хромосом ведутся исследования фундаментальных проблем структуры, функционирования, регуляции и эволюции эукариотического генома с использованием в качестве модельного объекта хромосом типа ламповых щеток.

В лаборатории структуры и динамики клеточного ядра также проводятся исследования компартментализации клеточного ядра, механизмов формирования и функций внутриядерных телец (доменов), трехмерной (3D) организации генома, механизмов регуляции экспрессии генов и функций некодирующих белки молекул РНК."

Научные исследования кафедры цитологии и гистологии проводятся в тесном контакте с коллегами из ряда академических институтов и вузов страны - Институт цитологии РАН, Ботанический институт РАН, Зоологический институт РАН, Институт экспериментальной медицины РАМН, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, Институт биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН (Москва), Институт Мозга РАМН, МГУ, Институт проблем эволюции и экологии им. А.Н.Северцова РАН (Москва) и т.д.

Студенты могут выполнять выпускные квалификационные работы бакалавров и магистерские диссертации во всех вышеуказанных областях. Помимо этого, под руководством квалифицированных специалистов из научно-исследовательских институтов студенты могут вести научную работу и в других областях клеточной биологии, нейрогистологии, иммунологии и т.д., таких, например, как организация цитоскелета; связь цитоскелета с сигнальной системой клетки; передача сигнала с помощью ростовых факторов; механизмы везикулярного транспорта; взаимоотношения клеточных структур и межклеточного вещества; анализ ДНК-специфичных белков и их роли в организации хроматина; исследование различных аспектов малигнизации клетки; механизмы лекарственной устойчивости опухолей и мн. др.