Гармонійне поєднання експериментальних і розрахункових методів дослідження властивостей речовин забезпечує широкі можливості вдосконалення методів пошуку речовин з наперед заданими характеристиками, розвиткові сучасних технологій отримання технічно важливих речовин і продуктів для хімічної, харчової та фармацевтичної галузей.
Співробітниками кафедри виконуються дослідження властивостей кріокристалів, у тому числі полімерних фаз твердого азоту, вивчаються властивості нанофлюїдів, перспективних для використання в холодильній техніці, розробляються сучасні методи термодинамічного моделювання.
Не менш важливим напрямком діяльності кафедри є підготовка фахівців у галузі охорони навколишнього середовища, раціонального використання природних ресурсів та екологічної безпеки. Історія спеціальності «Екологія та охорона навколишнього середовища» в Україні бере початок в Одеській державній академії холоду. ОНАХТ, інститут холоду, кріотехнологій і екоенергетики ім. В.С. Мартиновського, кафедра «Теплофізики та прикладної екології» вже близько 30 років ведуть підготовку кадрів за цією спеціальністю, що дозволило забезпечити різні галузі промисловості, сільського господарства, науково-дослідні організації, державні органи охорони навколишнього середовища висококваліфікованими фахівцями.
Концепція підготовки екологів, розроблена кафедрою «Теплофізики та прикладної екології», орієнтована на підготовку фахівців, які здатні вирішувати завдання проведення еколого-енергетичного аудиту та менеджменту на підприємствах у різних галузях економіки України. Випускники кафедри «Теплофізики та прикладної екології» можуть працювати в органах управління екологічної безпеки, екології та природних ресурсів, в екологічних службах підприємств, у проектних і науково-дослідних організаціях з питань експлуатації та проектування обладнання, техніки і технології охорони навколишнього середовища.
Кафедра «Теплофізики та прикладної екології» організовує практичну підготовку фахівців у рамках проведення навчальної, технологічної, виробничої, науково-дослідної та переддипломної практик у лабораторіях академії, на провідних підприємствах, у науково-дослідних організаціях, державних органах м. Одеса, Одеської області та інших регіонів України, що дозволяє готувати фахівців з урахуванням реальних потреб ринку трудових ресурсів України.