Научная деятельность ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России сосредоточена на развитии биомедицинских и аддитивных технологий, ядерной медицины, радиофармацевтики, научных исследованиях и разработках в области радиобиологии, радиационного контроля и дозиметрии. Центр проводит масштабные научно-исследовательские работы в рамках гособоронзаказа, федеральных целевых программ, сотрудничества с Госкорпорацией «Росатом» и международными организациями в сфере здравоохранения и радиационной безопасности.

Организация имеет 8 направлений деятельности:

1.  Клиническо-эпидемиологическое и радиобиологическое.
2.  Комплекс исследований в области радиационной гигиены и противорадиационной защиты, определяется как радиационно-гигиеническое.
3.  Охват проблемы гигиены агрессивных компонентов ракетных топлив - жидких и твердых.
4.  Гигиена неионизирующих излучений.
5.  Комплексные работы по применению ионизирующего излучения в медицинских целях.
6.  Противоаварийное. Оно направлено на разработку основ медицинского аварийного реагирования.
7.  Научно-методическое сопровождения исследований в спорте высших достижений и определяется как допустимое медико-биологическое сопровождение   спортсменов сборных команд Российской Федерации и ближайшего резерва.
8.  Разработка и совершенствование новых клинических технологий: онкохимиотерапия, онкохирургия и биомедицинские технологии.

Сфера научной деятельности ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России включает:

• проведение фундаментальных и прикладных научных исследований в области радиационной медицины, радиобиологии и эколого-гигиенических основ радиационной защиты;
• исследования в области биомедицинских технологий, радиофармацевтики;
• разработку новых радиационных технологий (в том числе фотон- и нейтронзахватной терапии);
• исследования в области обеспечения химической и радиационной безопасности при использовании технологий специального назначения.