С момента образования кафедры и по настоящее время главным принципом научно-образовательной деятельности на кафедре является интеграция учебного и научного процессов с Институтом химии нефти СО РАН. В настоящее время кафедра ВМС и нефтехимии имеет статус базовой кафедры ТГУ в ИХН СО РАН.
Традиционное научное направление кафедры ― синтез и исследование полимеров, применение полимерных систем в процессах добычи и транспорта нефти и другого углеводородного сырья, а также решении экологических проблем. В последние годы получило развитие новое научное направление под руководством профессора А. Г. Филимошкина, связанное с получением и исследованием свойств биоразлагаемых полимеров на основе гликолида и лактида, разработкой перспективных полимерных композиционных материалов медицинского назначения, современных диагностических и терапевтических методов и средств.
Научно-исследовательская работа проводится по следующим разделам:
Повышение нефтеотдачи пластов, физическая химия дисперсных систем и поверхностных явлений, разработка методов получения новых форм криогелей.
Изучение механизмов структурообразования и реологии нефтяных дисперсных систем в процессах добычи, транспорта и переработки нефти, комплексного воздействия полимерных присадок на вязкостно-температурные свойства нефтей при низких температурах.
Исследование механизмов термической и термокаталитической трансформации молекул смол и асфальтенов, реакционной способности и роли серосодержащих фрагментов в протекающих процессах и др.
В последние годы активно развивается сотрудничество с кафедрой Природных соединений, фармацевтической и медицинской химии ХФ ТГУ (зав. каф. И.А. Курзина), Международной лабораторией трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины и Лабораторией полимеров и композиционных материалов.