O programa de Fisiologia e Biofísica Celular é formado por 11 laboratórios que desenvolvem pesquisa em modelos celulares e animais, bem como estudos translacionais e clínicos. Estas pesquisas têm como principal objetivo elucidar os mecanismos moleculares e celulares envolvidos na regulação fisiológica e na fisiopatologia dos sistemas renal, respiratório e endócrino. Os projetos desenvolvidos contemplam o estudo de diferentes doenças crônicas como obesidade, diabetes, disfunções tireoidianas, doenças renais crônicas, hipertensão, câncer, efeitos de poluentes ambientais no sistema respiratório e envelhecimento. São desenvolvidos projetos sobre o papel de insultos perinatais, como zika, malária, desnutrição e obesidade materna, sobre a função da placenta e desenvolvimento da progênie. O programa também possui pesquisas nas áreas de glicobiologia do câncer, metabolismo hepático, fisiologia de membranas celulares e lipídios bioativos, biofísica de membranas e transporte de íons, homeostase redox e instabilidade genômica, aspectos imunológicos e moleculares de doenças parasitárias e imunologia de linfócitos T. Diversas linhas de pesquisa do programa também investem em abordagens terapêuticas para doenças crônicas, incluindo terapias celulares, fármacos sintéticos, nutracêuticos e fitoterápicos. As principais metas deste programa temático são o desenvolvimento de pesquisa de excelência e a capacitação de pessoal no âmbito da graduação e pós-graduação.