В структуру НИИ входят три лаборатории:

Лаборатория физиологии двигательной активности 

В лаборатории физиологии двигательной активности проводятся исследования системных механизмов организации и регуляции произвольных целенаправленных сложноскоординированных движений в аспекте их сенсорного обеспечения и участия эффекторных структур в реализации сложных двигательных программ. Исследования лаборатории носят и прикладной характер, связанный с поиском направлений повышения эффективности произвольной двигательной активности в спорте и физиологии труда, а также реабилитации у лиц с поражениями сенсомоторной сферы с применением стимуляции периферических нервно-мышечных структур, ЦНС и с использованием различных видов биологической обратной связи.

Лаборатория физиологии сенсорных систем и психофизиологии

В лаборатории изучаются механизм межсенсорных и сенсорно-эффекторных взаимоотношений на различных уровнях ЦНС с позиций эффективности целенаправленной деятельности человека. Одним из основных направлений работы коллектива является исследование регуляции целенаправленной деятельности по восприятию и воспроизведению информации.

Лаборатория физиологии висцеральных систем

В настоящее время основными направлениями  исследований лаборатории висцеральных систем являются:

Изучение  механизмов внутрисистемных и межсистемных функциональных взаимоотношений мышечной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Исследования проводятся с использованием современного оборудования для  компьютерной спирографии, регистрации ЭКГ покоя и нагрузки, а также суточного мониторирования. 

Имеется возможность интегральной оценки функционального состояния мышечной, сердечно-сосудистой  и  дыхательной систем здоровых молодых людей при различных типах спортивных тренировок. 

Проводимые исследования с помощью  методов поверхностной электромиографии, электрокардиографии и спирографии  позволяют  осуществлять физиологический контроль для эффективного мониторинга и планирования тренировочного процесса футболистов.

Изучение системных механизмов регуляции гастродуоденального комплекса. Имеется методическая база для экспериментальных исследований кардиогастральных  взаимоотношений и системной организации гастродуоденального комплекса в условиях экспериментального ульцерогенеза.

         В экспериментальных исследованиях разработана модель компрессионной травмы седалищного нерва и окружающих тканей, которая позволяет осуществлять функциональное тестирование различных физиотерапевтических и фармакологических средств для профилактики посттравматической рубцовой компрессии нервно-мышечных структур.

Исследования НИИ носят комплексный характер с широким взаимодействием всех лабораторий.