Biomedicínský výzkum je jednou z klíčových aktivit Ústavu lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky a podílejí se na něm všechny laboratoře ÚLBLD. V roce 2010 byly specializované laboratoře, původně detašované na jednotlivých interních klinikách VFN a 1. LF UK (Hepatologická laboratoř, Laboratoř speciální imunochemie, Laboratoř molekulární biologie, Lipidová laboratoř, Laboratoř pro výzkum aterosklerózy) konsolidovány do Centrálních výzkumných laboratoří ÚLBLD umístěných v budově děkanátu 1. LF UK. Tento krok umožnil zefektivnit a prohloubit základní výzkum v oboru biochemie, pathobiochemie a molekulární biologie, což dále rozšířilo možnosti spolupráce s dalšími obory klinické i laboratorní medicíny.

Na Ústavu působí 14 školitelů postgraduálního studia v oboru Biochemie a Patobiochemie, Farmakologie a Toxikologie, v současnosti zde studuje více než 50 postgraduálních studentů. Hlavními výzkumnými směry je studium nových diagnostických markerů, molekulární diagnostika nádorových, kardiovaskulárních a zánětlivých onemocnění, problematika oxidačního stresu a problematika neuropeptidů a jejich transdukčních mechanismů za fyziologických a patologických stavů.

Úroveň výzkumu je reflektována publikační aktivitou pracovníků Ústavu, kteří jen v roce 2011 publikovali více než 90 původních prací, citační ohlas přesahuje v posledních letech každým rokem číslovku 1000 a ÚLBLD se pravidelně umísťuje na předních místech žebříčku hodnocení výzkumné činnosti jednotlivých ústavů a klinik 1. LF UK.