Научно-исследовательская работа кафедры подчинена направлению «Глобальные закономерности размещения минеральных ресурсов и региональные аспекты их прогнозирования», которое включает разработку теоретических основ наноминералогических исследований и нанотехнологические приложения Сектора «Наноминералогия» руководитель сектора проф. Б. М. Осовецкий.
С 1999 г. кафедра минералогии и петрографии ежегодно проводит всероссийские научные чтения памяти П. Н. Чирвинского, посвященные проблемам минералогии, петрографии и металлогении.
В период с 2006 по 2011 происходило активное участие сотрудников кафедры в национальном проекте «Образование». За это время было выполнено свыше 30 хоздоговорных проектов на общую сумму более 11 млн руб., приобретено уникальное научное оборудование на общую сумму свыше 75 млн руб.
В 2012 г. Опубликованы монография: Осовецкий Б. М. Наноскульптура поверхности золота, учебное пособие: Ибламинов Р. Г., Молоштанова Н. Е., Шехирева А. М. Петрография. 12 статей в изданиях по списку ВАК, всего 57 публикаций.
В 2012 г. выполнено 15 хоздоговорных работ на общую сумму 2,5 млн руб. Темы связаны с исследованием минерального вещества на уникальном оборудовании кафедры.
К 2014 г. появилось оформление 3 новых перспективных разделов исследований: наноминералогия, изучение вещественного состава нефтяных коллекторов, диагностика структур пород на основе методов рентгеновской компьютерной томографии.
В 2014 году 22 хоздоговорные работы общим объёмом 24 млн руб. Приобретено оборудование на сумму 34 млн руб.
С 2014 по 2016 год был выполнен грант РНФ с привлечением зарубежных партнёров н сумму 15 млн. руб. под руководством проф. И.В. Векслера с привлечением молодых сотрудников кафедры.
В 2015 году кафедрой были выполнены несколько крупных фундаментальных исследований, с последующим их изложением в различных изданиях. Выполнялся грант РФФИ на общую сумму 5 млн руб. Опубликовано 7 статей в журналах базы Scopus, работники кафедры участвовали в международной Гольдшмидтовской конференции в Праге.
Объем договорных работ, освоенных кафедрой за 2016 год составил около 9 млн руб. К 100-летнему юбилею кафедры и университета выпущено 3 монографии. Опубликовано 2 сборника статей. Организованы 3 конференции с международным участием. Опубликовано 15 статей в журналах перечня ВАК, 6 – Scopuc. Начались научные исследования во вновь открывшемся минералогическом музее.
В 2017 году на кафедре велись исследования по направлению «Глобальные закономерности размещения минеральных ресурсов и региональные аспекты их прогнозирования с использованием наноминералогических технологий» Выполнено 33 хоздоговорные работы на общую сумму более 7 млн руб. Кафедрой организованы 2 конференции: Чтения памяти П. Н. Чирвинского, «Базальтовые технологии». Возобновлена работа Минералогический кружок имени первого заведующего кафедрой минералогии доцента В.К. Воскресенского.
В 2018 году кафедрой продолжались исследования по направлению «Глобальные закономерности размещения минеральных ресурсов и региональные аспекты их прогнозирования с использованием наноминералогических технологий». Выполнено хоздоговорных работ на сумму свыше 11 млн руб. Кафедрой организованы 2 конференции. Работниками кафедры опубликованы: 1 монография, 1 учебное пособие, 3 статьи в сборниках ВАК, 4 статьи в сборниках Scopuc.
На регулярной основе сотрудники кафедры проходят различные курсы повышения квалификации, в том числе и за границей.
Сотрудники кафедры принимают участие в различных международных конференциях высочайшего уровня. На этой основе кафедра ведет совместную работу с иностранными партнерами.
К настоящему моменту кафедра минералогии и петрографии является крупным научным центром российского и мирового масштаба.