Фундаментальные исследования: разработка номенклатуры структур почки, новых формул расчета клиренсов, обоснование физиологии почки в сочетании функций почки и процессов мочеобразования, формулирование закономерностей эволюции функций почек на основании экспериментального изучения представителей сотен видов животных разных типов, обоснование новой гипотезы происхождения жизни на Земле, разработка и экспериментальное обоснование гипотезы каскадной системы поддержания гомеостаза. 

Прикладные исследования: первые исследования функции почек у космонавтов, разработка и применение в клинике новых эффективных способов лечения острого ишемического инсульта, ночного энуреза у детей и др. Публикация глав в учебниках по физиологии для университетов с обоснованием значение почек как органа сохранения идеальной внутренней среды и др. Подготовлено 55 докторов и кандидатов наук.

• Ионорегулирующая функция почки. Л., 1976.
• Основы физиологии почки. Л., 1982.
• Водно-солевой гомеостаз и космический полет. М., 1986 (совм. с О. Г. Газенко и А. И. Григорьевым).
• Функциональная нефрология. СПб., 1997 (совм. с С. И. Рябовым);
• Fluid and electrolyte regulation in spaceflight. San Diego, 1998 (with C. S. Leach Huntoon, A. I. Grigoriev).
• Введение в нефрологию. М., 2007 (совм. с Н. А. Мухиным).

• Орден «Знак Почёта» (1987).
• Орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени (1999) — за большой вклад в развитие отечественной науки, подготовку высококвалифицированных кадров и в связи с 275-летием Российской академии наук.
• Орден «За заслуги перед Отечеством» III степени (2008 год).
• Премия имени Л. А. Орбели АН СССР (1980).
• Премия Правительства РФ в области науки и техники (1996) — за работу «Основные результаты биологических и физиологических исследований в полетах космических аппаратов „Бион“ (1973–1993 годы) и их использование в теории и практике космической медицины».
• Золотая медаль имени И. П. Павлова РАН (2001).
• Премия имени И. П. Павлова РАН (2004).
• Премия Правительства РФ в области образования (2005) — за учебник для образовательных учреждений высшего профессионального образования «Физиология человека».
• Премия «Триумф» (2009 год).
• Почётная грамота Президента РФ. 2012 г.