Наукові дослідження ведуться в рамках наукової школи «Математичне моделювання динамічних процесів складних електричних кіл та електротехнічних систем». Працівники кафедри здійснюють науково-дослідну роботу за держбюджетними темами: «Застосування методів макромоделювання та діакоптики до розрахунку складних електротехнічних систем», «Розроблення методів паралельних алгоритмів розрахунку динамічних процесів неоднорідних електротехнічних систем», «Створення методів, алгоритмів і програм для математичного та комп’ютерного моделювання динамічних процесів в електроенергетичних системах», «Моделі параметричної чутливості в теорії електромагнітного поля»,«Польові математичні моделі електротехнічних пристроїв», «Розроблення комп’ютерних методів аналізу електромагнітних процесів у рухомих середовищах», «Розроблення методико-дидактичних засад автоматизованої системи навчання з електротехнічних дисциплін з елементами штучного інтелекту», «Розроблення діакоптичних методів розрахунку динамічних режимів електроенергетичних систем на паралельних обчислювальних засобах», «Математичне моделювання електроенергетичних систем та їх елементів з метою прогнозування їх часових характеристик».
За час незалежності України на кафедрі інтенсивно здійснюється підготовка наукових кадрів вищої кваліфікації, чому сприяло активне функціонування створеної спеціалізованої Вченої ради із захисту докторських та кандидатських дисертацій з електротехнічних дисциплін У рамках наукової школи кафедрою підготовлено чотири доктори та 36 кандидатів наук.
Протягом 2019-2026 років на кафедрі ТЗЕ виконувались такі наукові роботи:
- Теорія побудови коло-польових математичних моделей електротехнічних пристроїв (керівник – д.т.н., проф. Чабан Василь Йосипович);
- Математичне моделювання електричних кіл та електротехнічних систем із зосередженими та розподіленими параметрами (керівник – д.т.н., проф. Гоголюк Оксана Петрівна);
- Удосконалення прогнозування режимів роботи електроенергетичних та електромеханічних систем на основі імітаційного моделювання та макромоделювання (керівник – д.т.н., проф. Гоголюк Оксана Петрівна);
- Механічний рух в електричному та гравітаційному полі пристроїв (керівник – д.т.н., проф. Чабан Василь Йосипович).
Узагальнена тематика досліджень кафедри ТЗЕ охоплює:
- розв’язання наукових і прикладних задач удосконалення методів аналізу та синтезу математичних моделей електричних систем і пристроїв на основі математичного моделювання та макромоделювання з метою підвищення якості аналізу їхніх динамічних режимів і процесів у сучасних середовищах моделювання (MATLAB/Simulink);
- розроблення макромоделей на основі підходу «чорної скриньки» для компонентів електромеханічних та електроенергетичних систем;
- розроблення та програмна реалізація швидкодіючих алгоритмів, призначених для аналізу перехідних процесів на основі підходу макромоделювання та паралельних обчислень;
- створення програмного забезпечення для оперативного оцінювання стану окремих фрагментів енергосистеми на основі математичних моделей, макромоделей та алгоритмів прогнозування динамічних процесів як у комутаційних, так і в аварійних режимах;
- прогнозування споживання електричної енергії;
- аналіз фізіологічних процесів біологічних об’єктів із використанням методів електричних кіл.
Важливим здобутком кафедри за цей період стала міжнародна співпраця кафедри. Так, разом з польськими ученими організовано спільні українсько-польські школи-семінари «Актуальні проблеми теоретичної електротехніки: наука і дидактика» у 1999 і 2001 рр. в Алушті (Україна) та в 2000 р. у Соліні (Польща), а також Міжнародних семінарів «Обчислювальні проблеми в електротехніці», які відбулися в 2002 р. у Закопане (Польща) та в 2003 р. біля Бучача (Україна) під егідою ІЕЕЕ. Тепер до такої співпраці долучилися чеські і словацькі науковці, спільним зусиллями яких проводяться у різних країнах Міжнародні науково-технічні конференції “Computational Problems of Electrical Engineering” (CPEE). Науковці кафедри брали участь у роботі всіх цих конференцій, починаючи з першої в 1999 р. і до тепер, як їхні організатори та співорганізатори.