Ban Lãnh đạo Bệnh viện, bác sĩ và cán bộ nhân viên đã tích cực tham gia đẩy mạnh công tác Nghiên cứu khoa học, ứng dụng hiệu quả các nghiên cứu vào thực tiễn hoạt động chuyên môn và quản lý nhằm giúp cải tiến hoạt động Bệnh viện và nâng cao chất lượng chăm sóc người bệnh.

Để tăng cường công tác Nghiên cứu khoa học, Bệnh viện luôn tổ chức định kỳ hàng tháng các buổi hội thảo và sinh hoạt khoa học trong nhiều lĩnh vực để giúp các cán bộ, y bác sĩ có cơ hội được tiếp cận kịp thời các thông tin, kỹ thuật mới, các kiến thức chuyên môn và thảo luận các vấn đề mới để ngày càng nâng cao chất lượng hoạt động chuyên môn. Từ năm 2013 đến nay, Bệnh viện đã tổ chức hơn 20 Hội thảo, sinh hoạt khoa học chất lượng về mặt nội dung và được đánh giá cao với sự tham gia của đại đa số cán bộ công chức, viên chức và lao động Bệnh viện.

Ngoài công tác khám chữa bệnh phục vụ cho người bệnh, Bệnh viện ĐKTP Thanh Hóa ngày càng chú trọng đẩy mạnh phát triển về nghiên cứu khoa học. Bệnh viện luôn xem Nghiên cứu khoa học là một trong những nhiệm vụ trọng tâm và đóng vai trò hết sức quan trọng. Từ năm 2013 cho đến nay, Bệnh viện đã tiến hành nghiên cứu Đề tài khoa học như sau:
- Có 01 đề tài cấp nghành
- Có 93 đề tài cấp cơ sở

+ Năm 2013: 07 đề tài
+ Năm 2014: 16 đề tài
+ Năm 2015: 18 đề tài ( trong đó có 01 đề tài cấp ngành)
+ Năm 2016: 18 đề tài
+ Năm 2017: 20 đề tài
+ Năm 2018: 25 đề tài

Cùng với đề tài nghiên cứu khoa học cấp Ngành, số lượng đề tài cấp cơ sở của Bệnh viện ngày càng nâng cao chất lượng với các kết quả nổi bật, có giá trị ứng dụng cao trong thực tế chuyên môn, bên cạnh khối bác sĩ còn có thêm sự tham gia tích cực của khối điều dưỡng, kỹ thuật viên và các chuyên viên khác.