Научно-инновационная деятельность Медицинского института осуществляется на базе центра перспективных исследований инновационных лекарственных средств; лабораторий фармакокинетики и таргетной фармакотерапии, лаборатории биоспектроскопии, лазерной и фотодинамической терапии, учебного вивария. Ученые института активно сотрудничают с коллективами НОЦ института физики и химии и биологического факультета, созданных в соответствии с программой развития НИУ.

Сотрудники института и студенты участвуют в разработке и реализации проектов в рамках федеральных, отраслевых, региональных, межведомственных программ. В институте сформировались известные научно-педагогические школы, ведущие разработки в области новых лечебно-диагностических технологий в педиатрии, спортивной медицины и фармакотерапии тренировочного процесса; фармакологии противоаритмических и антистрессорных средств; новых технологий в реаниматологии и таргетной фармакотерапии; нейроморфологии; разработки методов цитопротекции в экспериментальной и клинической медицине; эфферентной и квантовой гемокоррекции в хирургии; оперативной комбустиологии; новых оперативных технологий в хирургии органов пищеварительного тракта.

Ученые института являются авторами открытия участия ряда факторов свертывания в генезе тромбогеморрагического синдрома, создания противоаритмического препарата «Кватернидин», разработки схем лечения с использованием антиоксидантов; наноструктурированных биологически активных соединений и химиопрепаратов на основе липосомальных и полимерных композиций; создания наноструктурированной липосомальной магнитоуправляемой формы противоопухолевого препарата «Доксорубицин», пролонгированных форм лидокаина, циклоспорина, дексаметазона.

Научные коллективы кафедр участвуют в доклинической апробации лекарственных препаратов и соединений, исследовании биоэквивалентности, клинических исследованиях антибактериальных, противоопухолевых, антиоксидантных лекарственных средств, в т. ч. и метаболического типа действия в педиатрии, хирургии, онкологии, фармакологии, терапии, инфектологии, дерматологии и др. отраслях.

Подготовка научных кадров в собственной аспирантуре ведется по 21 научной специальности. За 5 лет получены документы на 28 объектов интеллектуальной собственности (патенты, свидетельства на программы для ЭВМ), защищены 16 докторских и 32 кандидатских диссертаций. Докторами медицины стали 2 иностранных гражданина. Ежегодно проводятся всероссийские и международные научные мероприятия.

Институт имеет международные и внутрироссийские научные связи с ведущими научно-образовательными медицинскими центрами в области таргетной фармакотерапии и фармакокинетики; фундаментальной и клинической иммунологии; физиологии гомеостаза, онкологии; Медицинскими советами Индии, посольствами стран Африки и Азии в сфере подготовки специалистов, экспорта образовательных услуг, проведения совместных научных мероприятий и академической мобильности и др.

Ученые института проходят зарубежные научные стажировки на базе медицинских университетов, входящих в Российско-Китайскую Ассоциацию медицинских университетов, Университета им. Махатма Ганди (Индия) и др. Научные коллективы имеют творческие связи с такими российскими научными центрами, как Первый Московский медицинский университет, Российский национальный исследовательский медицинский университет, Российский университет медицины, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова, Научным центром здоровья детей, государственные медицинские университеты Поволжья; классическими университетами Минобрнауки России. С 2017 г. Медицинский институт — активный участник мероприятий Научно-образовательного медицинского кластера «Нижневолжский» на базе Самарского ГМУ Минздрава России.

Активно развивается студенческая наука. Студенты-медики ежегодно занимают призовые места на всероссийских и окружных олимпиадах по терапии, хирургии, оперативной хирургии.