Основна наукова тематика кафедри – розробка і удосконалення методів діагностики та лікування захворювань верхніх дихальних шляхів та вуха у дітей.
Співробітниками кафедри опубліковано більше 1100 наукових праць, в тому числі 42 монографії, 7 підручників, в т.ч. Національний і 53 навчальних посібники. На кафедрі захищено 6 докторських (А. А. Лайко, Т. С. Мостова, А. Л. Косаковський, Ю. В. Гавриленко, О. Ю. Бредун, І. А. Косаківська), 11 кандидатських дисертацій (Л. П. Чиркова, М. О. Мельник, В. В. Синяченко, Ю. А. Молочек, О. Ю. Бредун, В. В. Олійник, Я. В. Шкорботун, І. А. Косаківська, Черкесов Білал (Азербайджан), Ю. В. Гавриленко, Шемлі Мохамед (Туніс), розроблено більше 80 винаходів і біля 230 раціоналізаторських пропозицій, отримано 9 свідоцтв про реєстрацію авторського твору. Запропоновані співробітниками кафедри оригінальні методи діагностики, консервативного та хірургічного лікування захворювань ЛОР-органів, нові інструменти, які широко застосовуються дитячими оториноларингологами в практичній діяльності як в Україні, так і за кордоном.
На кафедрі розроблено оригінальний роторозширювач для операцій на лімфоглотковому кільці, який дозволяє уникнути зміщення інтубаційної трубки під час операції і значно скоротити проведення оперативних втручань. Розроблено технологію тонзилектомії та аденотомії під наркозом, технологію лікування гострих та рубцевих стенозів гортані, внутрішньотканинний ультрафонофорез лікарських речовин, нові способи септопластики, хірургічні втручання на ЛОР-органах з використанням електрозварювання біологічних тканин: видалення синехій носа, септопластика, тонзилотомія, тонзилектомія, аденотомія, лікування хронічного гіпертрофічного риніту, видалення рубців гортані та гортаноглотки, видалення серединної кісти та нориці шиї, трахеостомія, гайморотомія, тимпаноластика та інші хірургічні втручання тощо з використанням відповідних біполярних електроінструментів, запропонованих співробітниками кафедри (біполярні скальпелі, аденотоми, распатор, пристрій для хірургічних втручань на носових раковинах, пристрій для коагуляції з ендоскопом, пристрій для зварювання біологічних тканин тощо).
Кафедра дитячої оториноларингології, аудіології та фоніатрії НУОЗ України імені П. Л. Шупика є науковим і методичним центром дитячої оториноларингології в Україні.
Наукові розробки співробітників кафедри неодноразово експонувалися на міських, республіканських та міжнародних виставках. Співробітники кафедри були Лауреатами міських та республіканських виставок. Наукові розробки кафедри відзначені дипломом I ступеня і золотою медаллю ВДНГ УРСР (1989), золотими медалями ІУ, У, УІ, УІІ, УІІІ та ІХ міжнародних салонів винаходів та нових технологій “Новий час”, “Сталий розвиток під час змін” (2008-2013), золотою медаллю Асоціації винахідників та раціоналізаторів Польщі (2012), премією Президента України для молодих вчених (2011), дипломами, призами Державного департаменту інтелектуальної власності (2010), Ради Міністрів АР Крим (2010), Фондом розвитку фундаментальних наук Росії (2010), призом Товариства винахідників Тайваню (2011), призом президента міжнародної федерації винахідників (2011, Угорщина), призом “Жінка-винахідник“ (2011) дипломами і грамотами Управління охорони здоров’я Київської міської Ради народних депутатів, Київської міської Ради профсоюзів, Київської міської Ради ВТВР, оргкомітету міських виставок та іншими нагородами.
За наукові розробки електрозварювальної технології в дитячій оториноларингології доц. І.А. Косаківській в 2011 році була вручена премія Президента України.
Наукові розробки проф. А.Л. Косаковського відзначено Державною премією України в галузі науки і техніки за 2014 рік в складі групи українських вчених і лікарів з Києва та Дніпропетровська (автори: Косаковський А.Л., Абизов Р.А., Тімен Г.Е., Шкорботун В.О., Березнюк В.В., Божко Н.В., Шкоба Я.В., Маринський Г.С., Ткаченко В.А., Семенов Р.Г.), які отримали низку фундаментальних результатів щодо впливу високочастотного струму та лазерного випромінювання на організм людини. Експериментально обґрунтували, розробили та впровадили в практику хірургічні втручання на ЛОР-органах з визначенням оптимальних параметрів лазерного опромінювання та відповідні пристрої для їх проведення. Впроваджено ранню діагностику та хірургічну реабілітацію слуху у глухих дітей. Наукові розробки авторів дозволили створити вітчизняний високочастотний біполярний електрокоагулятор та розпочати його серійне виробництво та виробництво одноразових пристроїв і інструментів для операцій на ЛОР-органах (УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА УКРАЇНИ №686/2015).
З 2008 по 2022 роки на кафедрі були захищені дисертації:
- Черкесов Білал Аліф огли (Азербайджан) «Клініко-імунологічне обгрунтування лікування хворих на поліпозний риносинуїт» (канд.)
Захист відбувся 17.12.2010 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.
- Гавриленко Ю .В. "Клініко-лабораторне обгрунтування тактики лікування дітей, хворих на запалення слухової труби" (канд.)
Захист відбувся 03.06.2011 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.
- Шемлі Мохамеда (Туніс) «Діагностика функціональної гіпотонусної дисфонії та прогнозування її перебігу на основі даних електрофізіологічних досліджень» (канд.)
Захист відбувся 27.04.2015 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.
- Гавриленко Ю .В. “Клініко-лабораторна діагностика та лікування хронічних хвороб глотки у дітей, хворих на цукровий діабет 1-го типу (клініко-експериментальне дослідження)” (докт.)
Захист відбувся 31.01.2019 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.
- Бредун О. Ю. “Хірургічне та консервативне лікування дітей з патологією піднебінних мигдаликів (клініко-лабораторне обгрунтування та оцінка ефективності нових підходів)” (докт.)
Захист відбувся 10.12.2020 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.
- Косаківська І. А. “Хірургічне лікування дітей, хворих на непухлинні захворювання лімфоглоткового кільця, з використанням електрозварювальної технології (клініко-експериментальне дослідження)” (докт.)
Захист відбувся 27.04.2021 року за фахом 14.01.19 – оториноларингологія.