Η ερευνητική δραστηριότητα του Εργαστηρίου Πειραματικής Χειρουργικής περιλαμβάνει μελέτες βασικών επιστημών, μοριακής διαγνωστικής και μεταφραστικής έρευνας και στοχεύει στην μελέτη των κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών ελέγχου και της αιτιοπαθοφυσιολογίας ποικίλων καρκίνων και κλινικών συνδρόμων καθώς και την διερεύνηση νέων μοριακών και γενετικών δεικτών για την εξατομικευμένη διάγνωση, θεραπεία και πρόγνωση αυτών.

Στα ερευνητικά πρωτόκολλα που εφαρμόζονται στο Εργαστήριο Πειραματικής Χειρουργικής της Α΄ Προπαιδευτικής Χειρουργικής Κλινικής περιλαμβάνονται μελέτες των κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών ελέγχου διαφόρων νοσημάτων (όπως οι καρκίνοι του μαστού, ήπατος και παχέος εντέρου) και της αιτιοπαθοφυσιολογίας κλινικών συνδρόμων (όπως η σήψη) καθώς και αξιολόγηση νέων καρκινικών δεικτών. Οι ερευνητικές μελέτες διεξάγονται στα πλαίσια κλινικών πρωτοκόλλων, διδακτορικών διατριβών και προγραμμάτων χρηματοδοτούμενων από έγκριτους φορείς (όπως ΕΛΚΕ, Υπουργείο Υγείας, ΓΓΕΤ καθώς και Ευρωπαϊκούς φορείς και διεθνείς συνεργασίες) με επιστημονικούς υπεύθυνους μέλη ΔΕΠ Πανεπιστημιακών Κλινικών (Α΄ Προπαιδευτική Χειρουργική, Β΄ Χειρουργική, Α΄ΩΡΛ). Για την υποστήριξη της ερευνητικής δραστηριότητας εφαρμόζονται ευρέως φάσματος εργαστηριακές τεχνικές μοριακής και κυτταρικής βιολογίας, γενετικής επιδημιολογίας και μεταφραστικής έρευνας.