Колектив кафедри здійснює науково-дослідну роботу з розробки наукових і практичних засад створення та дослідження сучасних електромеханічних систем, зокрема, сюди входять:
- нелінійна теорія електричних машин;
- стохастичні методи керування режимами в електротехнічних та електротехнологічних установках;
- моделювання електромеханічних систем;
- створення спеціальних мікропроцесорних і комп’ютерних систем керування, теоретичні засади цифрових систем керування,;
- розробка заглибних електроприводів для нафтової промисловості і систем автоматизації; створення асинхронно-вентильних каскадів для бурових установок, випробувальних стендів для локомотиворемонтного заводу, підвищення надійності електродвигунів великої потужності в сірковидобувній галузі;
- принципи і системи керування екскаваторними електроприводами;
- системи тиристорного збудження синхронних генераторів потужних електростанцій;
- розробка методів ідентифікації об’єктів та оптимізації технологічних процесів;
- розробка систем керування міським електротранспортом, систем програмного керування транспортними засобами та електрообладнання і автоматики автотранспортних засобів;
- спеціальні та вентильні електричні машини, зокрема, створення електродвигунів з інфранизькими швидкостями обертання, а також вентильних двигунів постійного струму для приводу коліс транспортних засобів та космічної техніки;
- науково-дослідні та проектно-конструкторські роботи зі створення принципово нових вентильних двигунів з пасивним ротором і буфером енергії, в рамках якого розробляються головний привод та привод головок відеомагнітофона, приводи дисків-розбризкувачів та регулятора подачі рідких добрив сільськогосподарських машин, позиціонера антени супутникового телебачення, привод ротора медичної центрифуги.
При кафедрі активно працюють наукові школи, роботи яких відомі і за межами України: професора Плахтини О. Г. (займається питаннями розробки математичних моделей і комп’ютерного симулювання складних електромеханічних систем з напівпровідниковими перетворювачами); професора Лозинського О. Ю. (створення автоматизованих систем керування електричним режимом дугових печей з метою створення створення високоефективних систем живлення трифазних дуг печей та ієрархічних багатоконтурних координатно-параметричних систем багатокритеріального оптимального керування режимами електросталеплавлення); професора Ткачука В. І. (створення принципово нових вентильних двигунів з пасивним ротором і буфером енергії); професора Щура І. З. (сучасні системи електричного транспорту, енергоощадні системи сталого розвитку).
При кафедрі функціонують докторантура та аспірантура за спеціальністю 141 «Електроенергетика електротехніка та електромеханіка». Тільки за останні 5 років аспірантами і співробітниками кафедри захищені три докторські та вісім кандидатських дисертацій.
На кафедрі започатковано новий напрям досліджень із створення інтелектуальних систем керування електромеханічними та електротехнологічними об’єктами, за яким захищені одна докторська і одна кандидатська дисертації. Під ці роботи в 2006 р. отримано грант Президента України.
Кафедрою розроблено новий науковий напрям, спрямований на енергетичне удосконалення електромеханічних систем на основі теорії нерівноважних термодинамічних об’єктів. Також сформовано науковий напрям з розрахунку показників надійності електромеханічних та електротехнічних систем, в основу якого покладено Марковські моделі надійності на основі розширення простору станів.
Щороку працівники кафедри беруть активну участь у багатьох науково-технічних конференціях різного рівня, включаючи міжнародні. Їх наукові досягнення широко опубліковані в понад 3 тис. статей, отримано більше двохсот авторських свідоцтв колишнього Союзу та патентів України. За останні роки створено навчальні лабораторії провідних електротехнічних фірм — Schneider Electric, Altera. У 2018 році відкрито центр підготовки фірми Siemens.