Відділ організовано у 1961 р.
Основний напрямок наукової роботи - експериментально-клінічне дослідження молекулярних і мембранних механізмів ініціації та прогресування серцево-судинних захворювань.
Оцінюється роль змін метаболічних процесів та структурно-функціонального стану мембран клітин серцево-судинної системи (кардіоміоцитів, клітин судинної стінки та формених елементів крові). Особлива увага приділяється вивченню значення інтенсифікації вільнорадикальних окисних реакцій у модифікації білкових та ліпідних компонентів ліпопротеїдів, білків крові при розвитку та прогресуванні коронарогенних та некоронарогенних захворювань серця. На субклітинному і молекулярному рівнях досліджується біохімічний склад, структурна організація та основні властивості (бар'єрні, іонтранспортні, рецепторні, антигенні) клітинних мембран, фактори нейрогуморальної регуляції метаболізму, щільність та чутливість бета-адренорецепторів, активність ангіотензинперетворювального ферменту, трансмембранні іонні градієнти, концентрація внутрішньоклітинного кальцію. Спільно з клінічними підрозділами інституту розробляються біохімічні критерії відбору хворих для патогенетично обґрунтованого призначення нових лікарських засобів та оцінки їх ефективності.
У роботі використовуються сучасні методи дослідження: диференціальне ультрацентрифугування, спектрофотометрія, хроматографія, нефелометрія, радіолігандне зв'язування, імуноферментні та інші методики.
За останні 10 років опубліковано 280 наукових праць, у тому числі 115 — за кордоном, отримано 15 патентів на винаходи, видано одну монографію, 5 методичних рекомендацій. Підготовлено 1 7 кандидатів наук і 1 доктора наук.