محورهای پژوهشی در آزمایشگاه بیوماترونیک به طور عام منطبق بر اهداف آن است؛ با این اوصاف هرکدام از این محورها به مرور زمان ممکن است از درجه اهمیت مختلفی برخوردار باشند، لذا این صفحه ممکن است در حال تغییر باشد. می‌توان گفت که محورهای کلی زیر را می‌توان به عنوان شاخه‌های اصلی پژوهش در این آزمایشگاه توصیف کرد:
رباتیک و بیومکاترونیک
علوم شناختی و پردازش سیگنال‌های بیولوژیک
دارورسانی و جابجایی میکرو/نانو ذرات مغناطیسی
اندازه‌گیری، ابزاردقیق و تجهیزات پزشکی
آزمایشگاه تحقیقاتی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران