Асноўныя напрамкі навуковых даследаванняў кафедры - дэміялінізаваныя захворванні нервовай сістэмы, нейраінфекцыі ў дзяцей, вострая і хранічная цэрэбраваскулярная паталогія, чэрапна-мазгавая траўма, пластыка дэфектаў касцей чэрапа. Абаронены 3 доктарскія і 12 кандыдацкіх дысертацый. Выдадзены 3 манаграфіі, апублікаваны больш за 300 навуковых прац, метадычных дапаможнікаў, лістоў і практычных рэкамендацый.

Міжнароднае супрацоўніцтва. Кафедра прымае актыўны ўдзел у працы Еўрапейскай федэрацыі неўралагічных таварыстваў. Прафесара Я.Я. Гардзееў, Т.М. Шамова і С.Д. Кулеш - члены міжнародных экспертных груп Еўрапейскай федэрацыі неўралагічных таварыстваў па праблемах безуважлівага склерозу, нейроофтальмологии і інсульту. Міжнароднае супрацоўніцтва ажыццяўляецца таксама з Навукова-даследчым інстытутам неўралогіі РАМН (Масква), Люблінскай медыцынскай акадэміяй (Польшча) і медыцынскім факультэтам Вільнюскага універсітэта (Літва).