线粒体生物医学研究中心的主要研究方向如下：
（1） 针对衰老过程中的线粒体退变，研究营养素靶向于线粒体及修复线粒体损伤，延缓衰老的机制；
（2） 代谢性相关疾病,如肥胖、2型糖尿病发生及发展过程中的线粒体稳态变化机制，寻找调节糖脂代谢紊乱的关键线粒体代谢途径及关键调节分子，研究和制订预防代谢性疾病的防治方案。
（3） 针对神经退行性疾病如老年痴呆症、帕金森症、老年性视网膜黄斑病变中的线粒体退变，研究营养素靶向于线粒体及修复线粒体损伤的机制。
（4） 运动及极端条件下（失重、超重等）线粒体代谢变化机制，寻找能够有效调节和改善线粒体结构及功能，以及防护线粒体损伤、增强机体生理适应功能的物质。
（5） 其他线粒体相关疾病中分子机制研究，如线粒体损伤与肿瘤，心血管疾病的关系及营养素靶向于线粒体及修复线粒体损伤的机制。