Научно-исследовательская работа в СЗГМУ им. И.И. Мечникова проводится по основным медицинским направлениям (терапевтическим, хирургическим, медико-биологическим).

Одной из основных целей деятельности сотрудников Университета является создание новых знаний в области медицины и биологии и внедрение результатов фундаментальных и прикладных исследований в клиническую практику и медицинское образование.

В 2012 г. в СЗГМУ им. И.И. Мечникова впервые была начата научно-исследовательская работа по 9 фундаментальным темам НИР Государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации. В настоящее время в Университете осуществляются научные исследования по 12 темам государственного задания.

СЗГМУ им. И.И. Мечникова является участником 3 научных платформ, утвержденных и рекомендованных к реализации Министерством здравоохранения РФ (Приказ Министерства здравоохранения РФ от 30 апреля 2013 г. № 281 "Об утверждении научных платформ медицинской науки").

В СЗГМУ им. И.И. Мечникова в период 2011-2017 гг. созданы и функционируют 1 научно-исследовательский институт, 9 научно-исследовательских лабораторий, Университетский научный стоматологический центр, собственный виварий.

НИИ медицинской микологии им. П.Н. Кашкина является Научно-методическим микологическим центром Минздрава России и единственным учреждением в России, где проблемы микологии решаются большим коллективом исследователей, врачей и преподавателей. В Испытательном лабораторном центре проводятся испытания, исследования, измерения различной продукции, товаров, материалов, объектов и факторов среды обитания.

Центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИЛ) является уникальным подразделением, главная задача которого - дать именно молодым ученым Университета возможность реализовать свои самые смелые высокотехнологичные научные идеи с использованием современных лабораторных ресурсов. Особенностью лаборатории является ее пластичность, готовность отлаживать новые методы лабораторной науки под предлагаемые молодыми учеными задачи. Наиболее востребованными сегодня являются геномные, иммунологические, высокоэффективные хроматографические и ультратонкие морфологические методы. Методы высокого  разрешения позволяют молодым ученым под руководством опытных сотрудников ЦНИЛ проводить исследования на уровне наночастиц, определяемых в биологических жидкостях и тканях человека и лабораторных животных.

Приоритетным результатом научных исследований СЗГМУ им. И.И. Мечникова является создание инноваций-новшеств, внедряемых в практическую деятельность, востребованных рынком медицинских услуг  и обеспечивающих качественный рост эффективности. За последние 5 лет в СЗГМУ им. И.И. Мечникова запатентованы более 106 инновационных разработок, которые внедряются в клиническую, диагностическую, профилактическую и организационную работу лечебно-профилактических учреждений.

Результаты научной и инновационной деятельности сотрудников Университета явились основой для открытия в 2014 г. в рамках программы развития инновационной инфраструктуры по Федеральному закону № 217 Малых инновационных предприятий (МИП): «Институт стоматологии» и «Северо-Западный медицинский информационно-аналитический центр». В 2017 году было открыто Малое инновационной предприятие (МИП) «Биологическая безопасность».

В 2015 году в СЗГМУ им. И.И. Мечникова создан Центр внедрения и инноваций, основной задачей которого является  создание условий для трансферта результатов научных исследований и медицинских технологий в практическое здравоохранение.

Научные разработки в СЗГМУ им. И.И. Мечникова проводятся совместно более чем с 50 ведущими вузами и научно-исследовательскими институтами Санкт-Петербурга, России и зарубежных стран, с 60 учреждениями ЛПУ, 25 фармацевтическими компаниями.

С 2015г. СЗГМУ им. И.И. Мечникова выступает координатором научно-образовательного медицинского кластера Северо-Западного федерального округа – «Северный» и инициатором развития научных исследований проблемам здоровья населения Арктики. В 2015 г. в СЗГМУ им. И.И. Мечникова создана научно-исследовательская лаборатория арктической медицины.

Значимым для развития и преумножения научного потенциала Университета является творческое и научное сотрудничество с образовательными учреждениями в России и за рубежом. Информационно-организационная поддержка международных исследовательских проектов и грантов, а также стажировок обучающихся и сотрудников Университета осуществляется отделом международных отношений. В СЗГМУ им. И.И. Мечникова реализованы 45 международных научно-технологических проектов совместно с ведущими научно-образовательными и практическими учреждениями здравоохранения стран Восточной и Западной Европы, КНР, Японии и США. Ежегодное проведение научно-практических стажировок за рубежом позволяет эффективно развивать профессиональный потенциал студентов и профессорско-преподавательского состава. Прием иностранных стажеров в стенах СЗГМУ положительно влияет на формирование интернационального имиджа университета.

Результаты научных исследований сотрудников СЗГМУ им. И.И. Мечникова публикуются в издаваемых в Университете собственных журналах: «Скорая медицинская помощь» (журнал ВАК), «Российский семейный врач», «Вестник СЗГМУ» (журнал ВАК), «Проблемы медицинской микологии» (журнал ВАК), «Профилактическая и клиническая медицина» (журнал ВАК).

Большую роль в организации научной работы играют общественные совещательные органы: Научные проблемные комиссии по основным направлениям работы, Локальный Комитет по вопросам Этики, Совет студенческого научного общества.