Научно-исследовательская работа на кафедре патологической физиологии впервые была начата под руководством первого заведующего кафедрой доцента Л.Ф. Супрона (1958-1962 гг.) по теме «Экспериментальная терапия острой лучевой болезни препаратом «леофас». Однако, в связи с тем, что на применение препарата не было получено разрешения государственного фармкомитета, работы по этой теме были прекращены.

В 1963 году с приходом на кафедру нового заведующего - доцента Д.А. Маслакова стало развиваться новое научное направление, связанное с изучением гемодинамических свойств препаратов декстрана (полиглюкина, реополиглюкина). Это направление оказалось плодотворным. Сотрудниками кафедры патофизиологии совместно с привлеченными исследователями с других кафедр были обнаружены помимо гемодинамических новые свойства декстрана (изменение резистентность клеточных мембран, желудочной секреции, его противоязвенное действие, влияние на резорбцию жидкости и белка в брюшной полости, на восстановление функций соединительной ткани и др.). Декстран стал рассматриваться не только как плазмозаменитель, но и как биологически активное вещество - полисахарид с многочисленными, ранее неизвестными, положительными свойствами. Полученные под руководством Д.А.Маслакова результаты нашли отражение более чем 130 в опубликованных научных работах, ряде защищенных кандидатских диссертаций сотрудников кафедры (Борисюк М.В., Лагодский Я.В., Эйсмонт К.А., Сивакова С.П., Королев П.М.). Благодаря этим исследованиям препараты декстрана получили более широкое применение в клинической практике, в частности для лечения язвенной болезни желудка и 12-ти перстной кишки, для профилактики спаек в брюшной полости, для предоперационной подготовки больных. Одновременно с этим были расширены представления о биологической активности гепарина (полисахарида) и  его применении в клинической практике не только в качестве антикоагулянта.

Другим научным направлением коллектива кафедры,  развиваемым в это же время доцентом, а в последующем профессором В.В. Баканской, было установление способности некоторых витаминов корригировать процессы гиперкоагуляции в организме. В дальнейшем сотрудники кафедры работали над изучением патогенеза и обоснования способов терапии гистаминового шока с помощью препаратов декстрана (Мальчик С.С.), способов подавления иммунного конфликта в системе «мать-плод», вызванного в организме экспериментальных животных в период беременности липополисахаридными препаратами (Н. Е. Максимович).

С 1999 год исследования на кафедре велись по темам:

  • «Доклинические испытания антисклеротических препаратов на основе композиции аминокислот»;
  • «Cоздание новых эффективных лекарственных препаратов».

В 2000 года на кафедре выполнялась тема «Специализированные композиции аминокислот в патогенезе и профилактике атеросклероза и ишемических расстройств». В те годы кафедра работала в тесном сотрудничестве с Институтом биохимии НАН Беларуси. В результате проведенных исследований были получены положительные эффекты комплекса аминокислот при атеросклерозе.

В последующем кафедра переключилась на изучение патогенеза ишемических и реперфузионных повреждений различных органов и тканей.
С 2001 по 2003 гг. выполнялась тема «Экспериментальная разработка путей профилактики и терапии постишемическогореперфузионного синдрома», а с 2003 по 2005 гг. - тема «Разработка новых путей патогенетической терапии реперфузионных повреждений и коррекции защитных реакций при алкоголизме». В результате этой работы была подготовлена и защищена доцентом Н.Е. Максимович (2005 г.) докторская диссертация. Автор не только подтвердила участие оксида азота в механизмах ишемических и реперфузионных повреждений головного мозга, но и установила пути их патогенетической коррекции, связанные с неоднозначной активностью эндотелиальной, нейрональной и макрофагальной изоформ NO-синтазы.
В 2006-2009 гг. научная работа проводилась по запланированным темам:

  • «Разработка коррекции повреждений мозга и печени ишемического и реперфузионного генеза путем местной и общей гипоксической тренировки»;
  • «Характеристика кислородного обеспечения организма в условиях воздействия алкоголя и его отмены» (2006-2008 гг.).

В дальнейшем изучение ишемических и реперфузионных повреждений головного мозга, печени продолжилось.
В 2013-2017 гг.кафедры выполняла научную работу по теме«Течение ишемических повреждений головного мозга, печени в условиях дисфункции эндотелия и их корригирование». Сотрудники кафедры исследовали механизмы ишемических повреждений головного мозга в условиях изолированной овариэктомии и холестериновой нагрузки и в их сочетаниях. При этом была показана эффективность применения антиоксидантных препаратов, включающих ω-3 полиненасыщенные жирные кислоты рыбьего жира и льняного масла в качестве эндотелиопротекторов и средств антиоксидантной коррекции ишемических повреждений головного мозга. Кроме того, исследовались эффекты мелатонина на кислородтранспортную функцию крови и прооксидантно-антиоксидантное состояниегепатоцитов при транзиторной ишемии печени.

В настоящее время кафедра запланировала (2018-2022 гг.) и приступила квыполнению темы «Характеристика морфо-функциональных изменений в головном мозге, печени, эндотелии сосудов и брюшной полости при их патологии циркуляторного и воспалительного генеза»Результаты научных исследований постоянно внедряются в практику, в учебный и научный процесс.
В 2010 году кафедрой была организована и проведена Республиканская конференция с международным участием «Актуальные теоретические и прикладные аспекты патофизиологии», издан сборник научных трудов, библиографический указатель работ сотрудников кафедры и Юбилейный буклет к 50-летию кафедры.

За время существования кафедры ее сотрудниками защищены 16 диссертаций (3 докторские и 13 – кандидатских), издано 12 монографий, получено 10 патентов на изобретение и 3 авторских свидетельства, удостоверения на более, чем 100 рационализаторских предложений. Авторами кандидатских диссертаций, защищенных на кафедре являются:Калинина. Т.В. (к.м.н., 1966); Борисюк М.В. (к.м.н., 1967); Лагодский Я. В. (к.м.н., 1969); Эйсмонт К.А. (к.м.н., 1973); Сивакова С.П. (к.м.н., 1975); Шнейдер А. Б. (к.м.н., 1983); Сухоцкая Г.М. (к.м.н., 1988); Максимович Н.Е. (к.м.н., 1990); Мальчик С.С. (к.м.н., 1990); Ходосовский М. Н. (к.м.н., 2003); Милош Т.С. (к.м.н., 2010) и докторских диссертацийМаслаков Д.А. (д.м.н., 1974) – Экспериментальное обоснование применения полиглюкина как полисахарида при лечении циркуляторной гипоксии печени и язвенных заболеваний желудка и кишечника; Баканская В.В. (д. м.н., 1980) – Влияние острой гипоксии на систему гемокоагуляции, значение некоторых витаминов в предупреждении тромбообразования и повышения резистентности организма к гипоксии, Максимович Н.Е. (д.м.н., 2005) – Роль оксида азота в патогенезе ишемических и реперфузионных повреждений мозга и обоснование путей их коррекции.

На кафедре проводились исследования по грантам Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований: Милош Т.С. – «Характеристика кислородтранспортной функции крови при введении липополисахарида в период беременности», грант ФФИ РБ для молодых ученых (2008-2010); Лелевич А.В. – «Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы у студентов с наличием фактора риска артериальной гипертензии» Б 10М-206. Грант ФФИ РБ для молодых ученых (2009-2011); Максимович Н.Е. (2011-2013) -  Биоэнергетика и редокс-состояние головного мозга крыс в условиях реперфузии и коррекции с помощью биорегуляторного комплекса № Б11ОБ-122 Грант ФФИ РБ; (рук. Зинчук В.В., отв. исп. Ходосовский М.Н.) Возможности использования газотрансмиттеров для коррекции повреждений печени при синдроме ишемии-реперфузии» (2013-2015).

Научные результаты сотрудников кафедры доложены и обсуждены на многочисленных научных конференциях. За вклад в учебно-воспитательную и научную работу, подготовку высококвалифицированных научных кадров сотрудники кафедры награждены почетными Грамотами, а второй заведующий кафедрой (1962-2004) профессор Д. А. Маслаков за многолетнюю успешную работу по подготовке врачей, развитие науки, общественную деятельность награжден многими орденами и медалями. За 5 лет сотрудниками кафедры опубликовано 362 научные работы, в том числе 120 тезисов, 155 статей в сборниках и 87 – в журналах и 10 монографий, получены удостоверения на 43 рационализаторских предложения.

На кафедре активно функционирует научный студенческий кружок. За период 2010 по 2018 гг. студентами опубликовано 354 научные работы, подготовлено 92 доклада на студенческих научных конференциях различного уровня. Ежегодно студенты участвуют в Республиканском конкурсе студенческих научных работ, по результатам которого10 студентов получили дипломы различной категории, в том числе – 3 работы были удостоены степени Лауреата (научный руководитель – проф. Максимович Н.Е., асс. Лелевич А.В. и доц. Ходосовский М.Н.).