麻しんウイルス、風疹ウイルス、ムンプスウイルスに起因する感染症の実験室診断法、疫学、病原性発現機構、予防法などに関する研究を行なっている。また、上記感染症に加えて、インフルエンザウイルス、呼吸器系ウイルス（コロナウイルス[SARS-CoV-2]）に対するワクチンの国家検定や検査、標準品・参照品の作成や供給などを行なっている。世界保健機関（WHO）より世界麻しん風しん特別実験室（Global Specialized Laboratory [GSL] for Measles and Rubella）の指定を受け、国内のみならず世界の麻しん風しん対策に協力している。世界の関係機関と連携して、インフルエンザワクチンの品質管理に使用する国際標準品の制定等に協力している。
第一室（麻しんウイルス研究室）
麻しんワクチンおよび麻しん風しん混合ワクチンの国家検定、並びにそれらの品質管理に関する研究を行なっている。また、麻疹の実験室診断法の開発、診断用標準品の整備・配布、流行ウイルス株の解析などを行なっている。麻疹ウイルスの病原性や麻しんワクチンの性状に関する基礎研究を行なっている。第二室と共に、WHOのGSLとして新しい技術の開発や検査技術研修などの国際協力を行なっている。
第二室（風しんウイルス研究室）
風しんワクチンの国家検定、並びにそれらの品質管理に関する研究を行なっている。また、風しんに関する体外診断用医薬品の承認前試験の実施とそれに使用する抗体パネルなどの参照品の作成や整備を行なっている。風しんの実験室診断法の開発や、流行ウイルス株の解析、並びに風しんウイルスの病原性や風しんワクチンの性状に関する基礎研究を行なっている。第一室と共にGSLとしての国際協力を行なっている。
第三室（ムンプスウイルス研究室）
おたふくかぜ（ムンプス）ワクチンの国家検定、並びにそれらの品質管理に関する研究を行なっている。また、新規ムンプスワクチンや抗ムンプス薬の開発に関する研究、国内流行ウイルス株の解析、ムンプスウイルスの増殖機構や病原性発現機構に関する基礎研究を行なっている。
第四室（インフルエンザワクチン研究室）
インフルエンザワクチンの国家検定、ワクチンの品質管理に関する研究並びにインフルエンザに関する基礎研究を行なっている。また、世界の関係機関と連携して、インフルエンザパンデミックへの危機対応並びにインフルエンザワクチンの力価試験に使用する国際標準試薬の制定に協力している。
第五室（呼吸器系ウイルスワクチン研究室）
呼吸器系ウイルス（コロナウイルスなどの）ワクチンの国家検定、並びにそれらの品質管理に関する研究を行なっている。また、呼吸器系ウイルス（インフルエンザウイルスを除く）に関しての基礎研究を行なっている。