Научные исследования на кафедре региональной и нефтегазовой геологии выполняются по следующему основному направлению: «Региональные и геолого-геохимические исследования перспективных на нефть и газ комплексов отложений и территорий, в том числе глубокопогруженных отложений, докембрийских комплексов пород и областей надвиговых дислокаций». Кроме того, развиваются направления по комплексному изучению отложений пермской системы, региональной геологии, палеонтологии и геотектонике. Ежегодно сотрудники кафедры публикуют более 20 статей в высокорейтинговых журналах и материалах конференций.
Кафедра регулярно проводит научные конференции по различным вопросам геологического строения и нефтегазоносности. С 2017 г. начато проведение Международной научной конференции «Новые направления нефтегазовой геологии и геохимии. Развитие геологоразведочных работ» с широким участием известных ученых, специалистов, молодых ученых и студентов.
Многие выпускники кафедры стали известными учеными. К ним относятся О.А. Щербаков (выпуск 1954 г.), доктор геол.-мин. наук, один из ведущих ученых страны в области стратиграфии и палеогеографии; Б.И. Чувашов (выпуск 1958 г.), доктор геол.-мин. наук, член-корреспондент РАН, крупный специалист в области региональной геологии, палеонтологии, тектоники; В.М. Проворов (выпуск 1959 г.), доктор геол.-мин. наук, известный специалист по исследованию региональной геологии и нефтегазоносности Волго-Уральской нефтегазоносной провинции и др.
Научные исследования преподавателей, аспирантов и студентов кафедры продолжают традиции основателей, положивших начало региональным геологическим исследованиям и изучению нефтегазоносности севера Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В последнее время эти исследования распространяются на территории Тимано-Печорской и Прикаспийской нефтегазоносных провинций, Западную и Восточную Сибирь, Африку и другие регионы.