Основными научными направлениями НИИ биохимии, утвержденными МЗ СССР и  Президиумом РАМН, на протяжении многих лет являлись:

• Изучение биохимических механизмов стресса и перестройки гомеостатических систем человека и животных при действии на организм экологических факторов Сибири и Севера.
• Разработка методов коррекции нарушений обмена веществ, биохимических основ рационального питания и метаболизма ксенобиотиков с применением различных методов, в том числе и методов химического микроанализа.
• Изучение молекулярных механизмов межклеточных взаимодействий в норме и в условиях функционального напряжения гомеостатических систем с целью разработки методов управления пролиферативными, дистрофическими и регенераторными процессами.
• Изучение на основе методов молекулярной биологии и биотехнологии направленной регуляции активности генов, конструирование штаммов продуцентов белков-регуляторов иммунной системы и гематопоэза, создание профилактических и лечебных средств, диагностических наборов и препаратов и осуществление их опытного производства.
• В настоящее время основной акцент в исследованиях смещен на два последних направления.