O LISD desenvolve estudos com foco nos determinantes sociais da saúde, com a incorporação de estudos que envolvem a saúde global e as doenças negligenciadas. Entre as diversas linhas de pesquisa incorporadas à proposta, estão incluídos os estudos na área de hematologia, genética e saúde da população negra; oncologia básica e translacional; doenças associadas ao HTLV-1; aspectos clínicos e vigilância genômica de doenças virais emergentes; saúde indígena e infecções; saúde materno-infantil; imunopatologia das doenças infecciosas; saúde nutricional; esquistossomose e doenças parasitárias; saúde de populações em situação de vulnerabilidade; e divulgação científica, comunicação e saúde. 

Uma das principais linhas de pesquisa do LISD, está associada ao estudo da doença falciforme, com ênfase na investigação das interações com infecções, disfunção endotelial, inflamação, estresse oxidativo, terapia gênica e investigação dos aspectos clínicos e de novas modalidades terapêuticas e marcadores genéticos. Em saúde global, os estudos são relacionados às condições de saúde da população baiana e africana, em parceria com o Conselho de Secretários de Saúde do Estado da Bahia (COSEMS-BA) e com países africanos. 

A equipe também desenvolve estudos em oncologia básica e translacional, oncogênese e resistência terapêutica dos linfomas agressivos B e T, bem como em patologia mamária comparada, com foco em microambiente tumoral e nos mecanismos envolvidos na resposta imune durante a progressão da doença para identificação de novos biomarcadores tumorais, diagnósticos, prognósticos e/ou preditivos de câncer. O grupo de pesquisa em oncologia também tem trabalhado na geração de modelos de camundongos NSG humanizados com componentes do sistema imunológico humano para realização de estudos pré-clínicos avançados derivados de pacientes – PDX (patient derived xenografts). 

Doenças associadas ao HTLV-1 são abordadas com ênfase na infecção na faixa infanto-juvenil. Aspectos clínicos e vigilância genômica de doenças virais emergentes também são investigadas, como as complicações neurológicas do vírus Zika e Chikungunya.  

Os estudos em doenças infecciosas é uma marca do LISD e inclui as arboviroses, sífilis e doenças de Chagas em populações indígenas da Bahia e Mato Grosso do Sul. Desenvolve estudos de vigilância para identificação de casos em maternidades e estudo de coorte de seguimento de crianças com infecção congênita por Zika, além do estudo da imunopatologia das doenças infecciosas. Também realiza monitoramento nutricional de diferentes populações e o acompanhamento de pessoas com infecções, no âmbito ambulatorial e em políticas públicas. Há ainda os estudos de avaliação metagenômica e da microbiota intestinal.  

O LISD desenvolve análises epidemiológicas e imunológicas associadas à avaliação de novos métodos diagnósticos em populações acometidas pela esquistossomose. Ao final do estudo os indivíduos com resultados positivos são devidamente tratados. Existem várias iniciativas que compreendem estudos em populações quilombolas, ribeirinhas, indígenas e de periferias urbanas, que possuem difícil acesso aos serviços de saúde, com o desenvolvimento de avaliações gerais da saúde, com a realização de exames laboratoriais, estudos em campo, além de iniciativas em educação e comunicação em saúde, no formato de feiras de saúdes.