Výzkumná činnost katedry biologie je charakteristická mezioborovým přístupem kombinujícím vědeckou práci v oblasti didaktiky přírodovědného vzdělávání s výzkumem v jednotlivých přírodovědných disciplínách, kterým se pracovníci katedry věnují.
V didaktickém výzkumu se katedra zaměřuje především na problematiku badatelsky orientovaného vyučování (BOV), možnosti jeho využití ve výuce přírodovědných předmětů na různých stupních škol i v učitelské přípravě, na oblast inovací vzdělávacího obsahu, struktury učiva a transformace vědeckých poznatků v přírodovědném, resp. biologickém vzdělávání, na otázky tvorby a užití učebních úloh spolu s metodami hodnocení žáků v učení o přírodě.
Tvůrčí aktivity v didaktikách přírodních věd jsou zpravidla uskutečňovány v rámci mezinárodních, národních, univerzitních nebo celofakultních projektů podporujících inovace ve vzdělávání, spolupráci se školami a učiteli v praxi a odpovídají evropským trendům (BOV, formativní hodnocení, zahradní pedagogika, přírodovědná a environmentální gramotnost), jsou mezinárodně akceptovány a jejich výsledky jsou prezentovány na mezinárodních i národních konferencích a publikovány u nás i v zahraničí.
Hlavními výzkumnými směry v oblasti biologických a geologických oborů jsou na katedře zejména ekologie vodních organizmů, především akvatického a semiakvatického hmyzu, faunistika, morfologie a fyziologie živočichů, analýza chemických látek v zemědělských plodinách a vybrané oblasti fyziologie rostlin. V těchto oborech katedra spolupracuje s dalšími fakultami JU a pracovišti Biologického centra AVČR.
