Výzkumný program Medicinální chemie propojuje základní a aplikovaný výzkum. Práce se soustředí na syntézu a/nebo izolaci nových organických sloučenin s potenciální biologickou aktivitou. Širším cílem je identifikovat nové aktivní sloučeniny, vybrat z nich vedoucí struktury (leady) a ty následně optimalizovat z hlediska žádoucích fyzikálně-chemických a farmakokinetických vlastností. Výzkum v rámci programu zahrnuje syntézu specifických tříd nových organických sloučenin, derivatizaci biologicky aktivních sloučenin pro využití v afinitní chromatografii a modifikaci chemických struktur na základě výsledků biologických testů. Chemické reakce se provádějí v roztoku i na pevné fázi.