В 1961 году впервые в СССР были проведены научные исследования, разработаны методики и осуществлены оперативные вмешательства при отосклерозе, что послужило толчком для широкого внедрения этого высокоэффективного метода восстановления слуха в практику работы учреждений здравоохранения, за что директору Института, профессору Алексею Исидоровичу Коломийченко в 1964 году была присуждена Ленинская премия в области науки и техники.

В настоящее время проведены фундаментальные научные исследования по изучению влияния монохроматического лазерного излучения на слизистые оболочки дыхательных путей, что стало основой для разработки серийной аппаратуры и методик ее применения при злокачественных и доброкачественных опухолях.

Глубокие научные и опытно-конструкторские разработки совместно с НИИ «Квант» АН Украины позволили создать и наладить серийный выпуск ультразвуковых аппаратов ЛОР-1а, ЛОР-3 и широко использовать их при хронических воспалительных процессах миндалин, слизистой оболочки полости носа, что позволило значительно уменьшить заболеваемость и избежать оперативных вмешательств.

За работы по изучению протеолитических ферментов трипсина и химотрипсина и их ингибиторов, внедрение их в медицинскую практику Академия наук УССР в 1975 году присудила профессору К. М. Веремеенко премию им. А. В. Палладина.

За научное обоснование и внедрение в практику криохирургического способа деструкции опухолей профессору А. И. Цыганову в 1977 году была присуждена Государственная премия Украины в области науки и техники.

Организация первой в Украине лаборатории клинической аудиологии и вестибулологии позволила создать сеть сурдологической службы, широко внедрять в практику новейшие методики исследования, что позволило значительно улучшить оказание медицинской помощи населению Украины при заболеваниях уха и вестибулярного аппарата. За разработку комплекса аппаратуры и методик исследования коллективу сотрудников Института в 1978 году присуждена Государственная премия Украины в области науки и техники.

В 1987 году за теоретические разработки и широкое внедрение методов медицинской энзимологии профессору К. М. Веремеенко и доктору медицинских наук Г. А. Опанащенко также присуждена Государственная премия Украины в области науки и техники.

Вместе с Национальным медицинским университетом впервые разработан высокоточный метод ретроспективного анализа дозовой нагрузки при действии радиации. После аварии на Чернобыльской АЭС разработан и широко внедрен в медицинскую практику метод дистанционной термографии, что позволило повысить качество диагностики воспалительных и опухолевых процессов ЛОР-органов и значительно снизить влияние на пациентов ионизирующего излучения.

Проведен научный поиск и вместе с КОПО «Контакт» ЦБ УТОГ разработан и налажен серийный выпуск слухоразговорных тренажеров для индивидуального и коллективного обучения и реабилитации глухих и слабослышащих детей, а также широкое внедрение этих приборов в школы-интернаты и специализированные дошкольные учреждения для детей с потерей слуха.

За технические разработки криогенной ультразвуковой, лазерной и электроакустической аппаратуры Институт неоднократно награждался золотыми медалями ВДНХ и Выставки передового опыта Украины.

В 1991 году впервые на территории Советского Союза осуществлена кохлеарная имплантация (пересадка искусственного уха) - оперативное вмешательство, которое позволяет вернуть слух совсем глухому человеку.

В Институте отоларингологии и Киевском городском центре крови разработана промышленная технология получения нового отечественного лекарственного препарата - полимера фибрина (Биоадгезива), который широко используется в медицинской практике для склеивания тканей при оперативных вмешательствах в различных медицинских специальностях.

Разработаны экспериментальные модели воспалительного, аллергического и онкологического процессов в органах дыхания, которые могут быть применены в лабораториях патофизиологического, иммунологического, аллергологического, фармакологического, онкологического профилей и будут служить для проведения скрининга веществ и медицинских препаратов, которые имеют противоаллергический, противовоспалительный и противоопухолевый эффекты.

Важным этапом в диагностике, профилактике и лечении аллергических заболеваний верхних дыхательных путей и уха стало создание в институте Центра аллергических заболеваний (2001 год) и его филиалов в некоторых областях Украины.

В содружестве с Винницким национальным медицинским университетом им. Н. И. Пирогова получено более 100 новых препаратов аллергенов, которые успешно используются для диагностики и лечения аллергических заболеваний. Данные препараты аллергенов регионспецифические для жителей Украины и являются первыми препаратами такого рода.

Вместе с Институтом нейрохирургии им. А. П. Ромоданова АМН Украины впервые на территории Украины и СНГ разработаны и широко внедряются краниофасциальные подходы к операции при лечении распространенных доброкачественных и злокачественных опухолей носа, носоглотки, которые переходят на основание черепа и распространяются в его полость, что позволило оказывать медицинскую помощь таким больным и значительно снизить смертность.

Разработка совместно с Институтом экспериментальной патологии, онкологии и радиологии им. Р.Е.Кавецкого НАН Украины метода местного использование моноклональных антител с цитостатиками для лечения больных с опухолевыми процессами полости рта и глотки позволила значительно повысить эффективность лечения.

Плодотворное сотрудничество Института с Институтом электросварки им. А. Е. Патона НАНУ позволила создать уникальную в Украине лазерную установку для оперативных вмешательств в гортани и глотке, которая дает возможность резки, коагуляции, выпаривания и сварки патологически измененных тканей и может успешно использоваться в других медицинских специальностях.

Институт имеет тесные научные связи со многими зарубежными партнерами, такими как Институт М. Портмана (Бордо, Франция), Общество отологов (Париж, Франция), Венская оториноларингологическим клиника (Вена, Австрия), Медицинский университет (Братислава, Словакия), лаборатория медицинской электроники и исследований слуха Университета уха, горла и носа (Антверпен, Бельгия), Институт глаза, уха, носа и горла (Нью-Йорк, США) и другими.

Кроме высоких научных достижений, которые поднимают престиж Украины, Институт организует и координирует научные исследования, которые проводят профильные кафедры вузов и учреждений последипломного образования, через проблемную комиссию МЗ и АМН Украины, рассматривает и рекомендует к исполнению тематику кандидатских и докторских диссертаций, активно участвует в подготовке научных и научно-педагогических кадров через действующую докторантуру и аспирантуру. Институт является передовым звеном в аттестации научных и научно-педагогических кадров. Созданный при Институте ВАК Украины специализированный ученый совет по присуждению ученой степени доктора и кандидата медицинских наук успешно и плодотворно работает уже более 10 лет, имея в активе предыдущий тридцатилетний опыт работы.

Институт отоларингологии является соучредителем «Журнала ушных, носовых и горловых болезней», а также журнала «Ринология».