В течение полувека научные интересы сотрудников кафедры биологии  сосредоточены на исследовании фауны, биологии, экологии и морфологии различных семейств двукрылых насекомых – потенциальных переносчиков заболеваний.
Возникновение энтомологического направления было  связано с распространением на территории области малярии, поэтому первыми объектами исследования сотрудников кафедры стали комары. Н.В.Хелевин многие годы изучал фауну, экологию и физиологию малярийных и немалярийных комаров (преимущественно рода Aedes) и разрабатывал мероприятия по борьбе с малярией. Исследования биологии яйцевой стадии развития комаров, эмбриональной диапаузы, закономерностей гонотрофических циклов, факторов, определяющих потенциальную плодовитость самок,  легли в основу кандидатских диссертаций Н.В.Хелевина (1944), О.Ф.Колесовой (1959), Н.В.Волозиной (1964) и докторской Н.В.Хелевина (1962). Основные положения этих работ признаны базовыми для определения тактики борьбы с комарами и включены в ряд учебников для высшей школы. Вопросами морфологии, экологии и биологии мошек занималась Л.А.Иващенко. В своей кандидатской диссертации (1973 г.) она впервые представила результаты исследований ручьевых форм мошек, установила фенологию и типы циклов развития  распространенных видов, асинхронность отрождения личинок и влияние различных факторов среды, а также описала несколько новых для науки видов и подвидов. Исследования мошек продолжил А.И.Грязнов и в 1984 году защитил кандидатскую диссертацию на тему “Плодовитость кровососущих мошек и ее экологическая обусловленность”. Кровососущих мокрецов изучал В.А.Исаев. Он исследовал на территории области видовой состав, ландшафтное распределение и приуроченность мокрецов  к отдельным хозяевам-прокормителям, цикличность в развитии и сезонные миграции личинок, характер диапаузы и ее специфику в микропопуляциях, занимался кариосистематикой мокрецов и впервые описал хромосомные наборы 41 вида, показал филогенетические отношения таксонов семейства. Результаты исследований вошли в кандидатскую  (1975 г.) и докторскую (1993 г.) диссертации.
Изучением морфологии, экологии и фенологии преимагинальных фаз развития слепней занимался П.П.Иванищук. Им составлен региональный определитель личинок слепней,  в 1973 г. защищена кандидатская диссертация, а в 1986 году - докторская диссертация “Сравнительная кариология, морфология и экология слепней фауны СССР”. В ней впервые приведены подробные описания хромосомных наборов 53 видов и 4 подвидов слепней, исследована их внутрипопуляционная и географическая изменчивость, разработаны оригинальные методики приготовления препаратов хромосом и оценки кариотипического и фенотипического сходства видов, сформулирована гипотеза цикличности эволюционных преобразований кариотипов.
С  1954 г. на кафедре началось изучение синантропных мух. Обширные морфоэкологические исследования позволили А.М.Лобанову установить основные направления эволюции яйцекладов, особенности имагинального и личиночного питания, потенциальной плодовитости и характера размножения мух, выявить отдельные комплексы признаков личинок и филогенетические связи в семействе Muscidae. Были показаны возможные пути синантропизации мух. Материалы этих исследований вошли в кандидатскую и докторскую диссертации (1961, 1980) и в “Определитель самок сем. Calliphoridae фауны СССР по яйцекладам”, вышедший в 1976 г. в издательстве “Наука”. В.А.Курючкин изучил специфичность микрофлоры синантропных каллифорид, показал тесную связь обсемененности мух патогенной и условнопатогенной флоры с их биологией и экологией и в 1970 г. защитил кандидатскую диссертацию. В.Г.Борисова провела обширные исследования мух семейства Syrphidae, составила определительные таблицы видов по яйцекладам и в 1985 г. стала кандидатом наук. А.Н.Юдин занимался изучением мух-цветочниц – Anthomyiidae, разрабатывал вопросы фауны, экологии, систематики мух этого семейства в условиях средней полосы; в 1986 г. защитил кандидатскую диссертацию. Н.А.Куликовой изучена морфология склеритов постабдомена брюшка 133 видов семейства серых мясных мух (Sarcophagidae) и впервые составлены определительные таблицы для идентификации самок, исследована фауна, численность, плодовитость мух и выделены эколого-фаунистические комплексы саркофагид средней полосы России. После защиты диссертации с 1986 г. она проводит исследования морфологии склеритов ротового аппарата мух семейств калиптратного комплекса.
Работы кафедры по диптерологии получили признание как у отечественных, так и зарубежных специалистов. С 60-х годов сотрудники являются постоянными участниками всесоюзных  паразитологических и энтомологических совещаний, съездов и симпозиумов. Кафедра стала одним из центров подготовки специалистов  в области медицинской энтомологии.