U Zavodu se provode znanstvena istraživanja u sklopu nekoliko projekata koji pokrivaju različite grane organske kemije. Klasičnim i biokatalitičkim metodama organske sinteze sintetiziraju se novi spojevi koji sadrže monosaharide (npr. manoza, galaktoza) za koje postoje receptori na membranama stanica živih organizama. Tako su npr. pripravljeni glikokonjugati 1-adamantamina, poznatog antiviralnog agensa i lijeka u tretiranju Parkinsonove bolesti, manozilni derivati adamantiltripeptida koji posjeduju antiviralnu i imunomodulatornu aktivnost, derivati peptidoglikan monomera, imunomodulatora te antitumorskog i antimetastatskog agensa, glikokonjugati različitih heterocikličkih spojeva koji su potencijalni antidoti organofosfornih spojeva, itd. Također se proučavaju reakcijski mehanizmi reakcija u čvrstom stanju, temeljeni na modelnom sustavu aromatskih nitrozo monomer–dimera (azodioksid). Razmatra se mogućnost da se takve dimerizacije iskoriste kao reakcije kojima bi se nitrozo spojevi kao gradivni blokovi mogli rabiti u supramolekulskoj kemiji, te kao molekulski sustavi upotrijebljeni za oblikovanje novih inteligentnih materijala. Proučava se i njihova oligomerizacija polazeći od samoorganiziranih monomolekulskih slojeva (self-assembly monolayer, SAM). U okviru projekta iz područja računalne kemije, modernim metodama molekulskog modeliranja proučavaju se mehanizmi različitih reakcija organskih spojeva, s naglaskom na strukturu i svojstva reaktivnih vrsta koje u njima sudjeluju. Posebna se pažnja posvećuje ulozi otapala na tijek i brzinu tih reakcija. U manjem se obimu proučavaju i mehanizmi djelovanja nekih metala i njihovih kompleksa kao katalizatora u organskim reakcijama.