Znanstveni rad Zavoda nerazdvojni je dio nastavnog procesa, a obuhvaća istraživanja u području teorijske kemije, termodinamike, kemijske kinetike, elektrokemije, koloidne i međupovršinske kemije, kemije makromolekula, atmosferske kemije, kemometrike i edukacije. Unutar teorijske kemije se kvantno-kemijskim metodama računaju plohe potencijalne energije i plohe dipolnog momenta koje omogućuju vrlo točan izračun spektroskopskih svojstava molekula te određivanje reakcijskih mehanizama. Termodinamička istraživanja obuhvaćaju ravnoteže ionskih asocijacija i složenijih reakcija kompleksiranja u otopinama i na površini. Određuju se strukture kompleksa te odgovarajući termodinamički parametri. Popratnim kinetičkim istraživanjima dobiva se uvid u mehanizme reakcija. Razvijaju se elektrode za elektrokemijska mjerenja. Istraživanja u području koloidne i međupovršinske kemije bave se razvojem teorijskih modela i eksperimentalnih tehnika. Proučava se agregacija, adsorpcija i međupovršinski sloj na granici čvrsto/tekuće te površinski aktivne tvari. U okviru fizikalne kemije makromolekula proučavaju se svojstva polielektrolita i proteina u otopini te njihova adsorpcija na čvrstim supstratima. Istražuje se nastajanje polielektrolitnih višeslojeva i uvjeti pri kojima nastaju ili se razaraju. Fizikalno-kemijskim metodama proučavaju se procesi u atmosferi. Razvijaju se i primjenjuju kemometričke metode za interpretaciju složenih eksperimentalnih podataka i njihovu redukciju na značajne parametre. U radu se koriste suvremene računalne metode, kemometrika, spektrometrija, (mikro)kalorimetrija, potenciometrija, konduktometrija, optička reflektometrija, elektrokinetika te akustoforeza. Znanstveni rad u području kemijske edukacije posvećen je razvoju kvantitativnog pristupa kemijskoj problematici temeljenom na jasno definiranim pojmovima i relacijama među njima.