ภาควิชามีวัตถุประสงค์ที่จะสร้างงานวิจัยที่มีคุณค่าในสาขาสรีรวิทยาพื้นฐานและสรีรวิทยาประยุกต์และเผยแพร่ผลงานวิจัยนั้นๆในระดับชาติและระดับนานาชาติเพื่อให้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของคณะฯและมหาวิทยาลัยในการที่จะพัฒนามหาวิทยาลัยให้เป็นมหาวิทยาลัยวิจัยและเป็นมหาวิทยาลัยที่ได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติ ปัจจุบันภาควิชามีศูนย์เชี่ยวชาญหลอดเลือดจุลภาค (Center of Excellence for Microcirculation) และหน่วยวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ของอาการปวดและอาการปวดศีรษะ (Neurosciences of Pain and Headache Research Unit) ตลอดจนห้องวิจัยแขนงต่าง ๆ

     การพัฒนางานวิจัยของภาควิชา มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างองค์ความรู้ใหม่ และพัฒนางานวิจัยที่สามารถนำไปต่อยอดงานวิจัยหรือประยุกต์ใช้ได้ต่อไป เนื้อหาการวิจัยประกอบด้วยหัวข้อในอนุสาขาต่าง ๆ ดังนี้

• ระบบทางเดินอาหาร: Helicobacter pylori, gastric cancer, gut microbiome, and liver diseases

  • ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางการแพทย์ทางเลือกสำหรับโรคระบบทางเดินอาหารและตับ
    
    

• ประสาทสรีรวิทยา: physiology of pain, headache, and memory

  • ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านประสาทศาสตร์รู้คิด การดูแลผู้ป่วยและการคำนวณ (Center of Excellence in Cognitive, Clinical and Computational Neuroscience)
    
    

• ระบบต่อมไร้ท่อและเมแทบอลิซึม: metabolic syndriome, insulin resistance, and sex-differential phenotypes

• ระบบหัวใจและหลอดเลือด: endothelial function in metabolic syndrome and diabetes mellitus

• ระบบการทำงานของไต: nephrology, nephrotoxicity, urology, renal microvascular diseases

• ระบบสืบพันธุ์

• สรีรวิทยาการออกกำลังกายและชีวกลศาสตร์

     ภาควิชามีการสัมมนาในระดับภาควิชาเป็นประจำทุกปี เพื่อปรับปรุงแผนพัฒนางานด้านวิจัย แผนงานพัฒนาฐานข้อมูลผลงานวิจัย และแผนงานเผยแพร่งานวิจัยของภาควิชา ในการดำเนินการดังกล่าวภาควิชาได้ยึดหลักจริยธรรมและจรรยาบรรณที่ดีของการวิจัยเป็นสำคัญ      

     ภาควิชาประสบความสำเร็จด้านการวิจัยในระดับสูง ซึ่งจะเห็นได้จากคณาจารย์ของภาควิชาได้รับรางวัลด้านการวิจัยอย่างต่อเนื่อง