Výzkumná činnost ústavu je zaměřena  na izolaci a identifikaci nových biologicky aktivních látek z rostlinného materiálu, na produkční a biotransformační  schopnosti tkáňových a suspenzních kultur  vyšších rostlin, na určení antiradikálové aktivity přírodních látek in vitro metodami, na stanovení cytotoxicity přírodních látek a jejich schopnosti indukovat apoptózu, na testování protizánětlivé aktivity metodami sledujícími genovou expresi a na produkci rekombinantních proteinů.
V posledních desetiletích je patrný nárůst spotřeby léčivých rostlin jak ve farmaceutickém průmyslu a v odborné praxi, tak při samoléčbě a v prevenci chorob mezi laickou veřejností. I proto jsou léčivé rostliny a jejich obsahové látky stále předmětem výzkumu. Izolují se a identifikují nové sloučeniny, které jsou v další fázi výzkumu předmětem farmakologického hodnocení.
Pozornost je soustředěna především na polyfenoly  z různých rostlinných zdrojů, hlavní zájem je zaměřen na prenylované nebo geranylované flavonoidy a isoflavonoidy. Vhodnými metodami a postupy se izolují přírodní látky z extraktů rostlin (sloupcová chromatografie, flash chromatografie, preparativní HPLC), k určení jejich struktury se používají  spektrální metody (UV, IR, MS). NMR analýza je prováděna zejména ve spolupráci se specializovanými pracovišti. Hlavní studované rostliny jsou Maclura pomifera, Paulownia tomentosa, Schisandra chinensis, Morus alba a Morus nigra, Pterocarpus rohrii, Lathraea squamaria, různé druhy Cuscuta, Orobanche, Catalpa, Linaria, Nigella, a další. Pozornost je kromě domácích rostlin zaměřena také na rostliny turecké, egyptské, syrské a peruánské lidové medicíny.
Vědeckovýzkumná činnost ústavu je tak zaměřena na hledání nových biologicky aktivních přírodních látek, které ovlivňují reaktivní formy kyslíku a chrání organismus před účinky reaktivních metabolitů xenobiotik. Využívány jsou metody sledující zhášení DPPH a ABTS radikálu (kolorimetrie), inhibice Fentonovy reakce (chemiluminiscenční metoda), inhibice nitrace tyrosinu peroxonitritem (HPLC) a inhibice degradace plasmidů hydroxylovými radikály (ochrana nukleových kyselin). Studovány jsou také látky s cytotoxickou, antikarcinogenní a antimutagenní aktivitou, inhibitory cholinesteráz a ureázy. Ve spolupráci s odborným pracovištěm určujeme i antibakteriální aktivitu izolovaných látek.
V laboratoři tkáňových kultur byly nebo jsou studovány regenerační a syntetické schopnosti Iresine herbsti, Drosera rotundifolia, Hypericum perforatum, Ruta graveolens a Schisandra chinensis se snahou zvýšit koncentraci obsahových látek přidáváním prekurzorů do media či elicitacemi. Laboratoř také pracuje se dvěma plasmidy, které jsou inkorporovány do genomu pokusných rostlin. Praujeme i se suspenzní buněčnou kulturou Nicotiana tabaccum BY-2, při stanovení cytotoxicity, apoptózy a mitotických změn.
Laboratoř biotechnologie se zabývá přípravou vybraných rekombinantních proteinů v souvislosti s terapií diabetes melitus 2. typu. Dále se zabývá analýzou transkriptomu a proteomu zánětlivého stavu a možnostmi jeho ovlivnění přírodními látkami. Laboratoř je plně vybavena k provádění základních metod molekulární biologie (RT-qPCR, PAGE, ELISA) a má povolení pro práci s GMO podle Zákona č. 78/2004 O nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty.
Přístrojové vybavení Ústavu přírodních léčiv zahrnuje lyofilizátor, analytickou a semipreparativní chromatografii – 4 sestavy Agilent 1100 systém s různými detektory včetně ESI/APCI Ion Trap MS, Young-Lin HPLC systém a preparativní chromatografii - ECOM UV/Vis systém. Využívá se sloupcová chromatografie a flash chromatografie s přetlakem N2, preparativní a analytická TLC, extrakce v Soxhletově přístroji, extrakce podpořená ultrazvukem, superkritická fluidní extrakce a hydrodestilace silic, pro přípravu suchých extraktů máme Spray dryer. Pro testování enzymových a dlaších aktivit je k dispozici Synergy HT Microplate reader pro UV, fluorescenční a chemiluminiscenční analýzu, pro měření infračervených spekter Nicolet Impact FT-IR.
Dosažené výsledky jsou zveřejňovány v zahraničních a domácích vědeckých časopisech nebo jsou prezentovány formou přednášek a plakátových sdělení na mezinárodních a domácích konferencích.
Na Ústavu přírodních léčiv se realizuje akreditovaný doktorský studijní program ve vědním oboru Farmakognosie. Různými formami se do jeho činnosti zapojují i zahraniční studenti a stážisté z různých zemí (např. Turecka, Egypta, Sýrie, Indie, Španělska, Portugalska).
Učitelé ústavu se kromě pedagogické a vědeckovýzkumné práce podílejí na dalších odborných aktivitách na různých úrovních. V rámci programu celoživotního vzdělávání mají řadu přednášek v cyklu Léčivé rostliny pro účastníky University třetího věku, jsou členy odborných komisí Ministerstva zdravotnictví, externě přednášejí na vzdělávacích akcích organizovaných Českou farmaceutickou společností a Českou lékárnickou komorou.
Ústav přírodních léčiv disponuje instrumentálním zázemím a odborníky, schopnými na profesionální úrovni řešit analytické problémy farmaceutického průmyslu, např. vývoj a optimalizaci nových metodik stanovení obsahových látek ve farmaceutických surovinách a výrobcích. Velký potenciál je i ve schopnosti vyhledávat a zpracovávat odborné informace, vytvářet vědecké rešerše a poskytovat odborné poradenství v oblasti léčiv přírodního původu.
Ústav přírodních léčiv má úzké pracovní kontakty s profesně blízkými pracovišti Lékařské fakulty a Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně, Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně, Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR v Praze, Biofyzikálníhu ústavu AV ČR v Brně apod. Významná a společnými publikacemi doložená spolupráce je se zahraničními pracovišti na farmaceutických fakultách Ankara University a Gazi University v Turecku, University of Salamanca ve Španělsku, University of Padua v Itálii a Univerzity Komenského v Bratislavě.
Ústav přírodních léčiv představuje významné pracoviště fakulty, které ve vědeckovýzkumné činnosti pracuje v souladu se světovými trendy, publikuje výsledky svého výzkumu v uznávaných vědeckých časopisech a může být rovnocenným partnerem obdobných institucí ve světě. Ústavem za dobu existence prošlo mnoho stovek studentů a nás těší, že se pro mnohé z nich staly léčivé rostliny nejen celoživotní zálibou, ale i povoláním.