– химия органических соединений под действием сильных кислотных реагентов – суперкислот Бренстеда, Льюиса и кислотных цеолитов; разработка методов синтеза карбо- и гетеро- циклических производных, а также фторсодержащих веществ на основе суперэлектрофильной активации органических соединений (д.х.н., проф. А.В. Васильев, к.х.н., с.н.с. Д.С. Рябухин, к.х.н., доц. Е.В. Гриненко, к.х.н., асс. Д.Н. Закусило, к.х.н., асс. М.А. Санджиева, асп. С.К. Нурсахатова, студ. А.С. Заливацкая);
– органический синтез на основе возобновляемого растительного сырья, превращения фурфурола и 5-гидроксиметилфурфурола, реакции коричного альдегида и коричной кислоты, изучение строения и превращений лигнинов (д.х.н., проф. А.В. Васильев, к.х.н., с.н.с. Д.С. Рябухин, к.х.н., асс. Д.Н. Закусило, к.х.н., асс. М.А. Санджиева);
– термическая переработка растительного сырья с получением биоуглерода для использования в качестве наносорбентов и энергозапасающих устройств (д.х.н., проф. Пономарев);
– гидролиз растительного сырья, разработка методов получения микрокристаллической целлюлозы и ксилита (к.х.н., вед. инж. А.И. Сизов);
– химия полупроводниковых стекол, ситаллов и пленок, кинетика и термодинамика гетерогенных процессов, создание новых сенсорных материалов для аналитического контроля (д.х.н., проф. Е.В. Школьников, к.х.н., доц. Д.Л. Байдаков);
– каталитическое карбонилирование алкенов (д.х.н., проф. Ю.Т. Виграненко).
Научные изыскания ученых кафедры неоднократно были поддержаны различными фондами и организациями: Российским фондом фундаментальных исследований, Российским научным фондом, Федеральными целевыми программами Министерства образования и науки РФ, Правительством Санкт-Петербурга, Фондом «Умник». Сотрудники кафедры регулярно публикуют результаты научных работ в ведущих российских и международных химических журналах. С момента основания в 1929 г. кафедры органической химии и кафедры неорганической и аналитической химии по сегодняшний день на современной объединенной кафедре химии всего было защищено более 80 кандидатских диссертаций и 7 докторских диссертаций.
В 2011 и 2017 гг. коллектив кафедры организовывал проведение в ЛТУ крупных международных конференций «Возобновляемые растительные ресурсы: химия, технология, медицина» (Renewable Resources). В каждом из этих мероприятий приняли участие более 200 человек из 15 стран мира.
В 2014 г. коллектив кафедры провел всероссийскую конференцию «Современные достижения химии непредельных соединений: алкинов, алкенов, аренов и гетероаренов», посвященную научному наследию М.Г. Кучерова. В рамках этого мероприятия на главном здании ЛТУ была установлена мемориальная доска М.Г. Кучерову – выдающемуся химику-органику, работавшему в ЛТУ с 1872 по 1911 гг.
В настоящее время сотрудники кафедры химии поддерживают широкие научные связи с университетами разных стран: Академией-Университетом Або (Турку, Финляндия), Политехническим институтом Гренобля (Франция), Университетом Страсбурга (Франция), Университетом Марселя (Франция), Университетом Пуатье (Франция).