In der Forschung liegen Schwerpunkte in der theoretischen und empirischen Auseinandersetzung mit Fragen der Schulentwicklung und Schulsportentwicklung (z.B. Bewegte Schule und Schulprogrammarbeit, Schulkultur und Ganztag) sowie der Qualität sportpädagogischer Lehr- und Lernpraktiken in schulischen wie außerschulischen Feldern (z.B. Inklusion und Diversität, sprachliche und ästhetische Bildung). Eingelagert in die Spezifik bewegungsbezogener Bildungssettings stellen die pädagogisch-didaktische Professionalität von Fachlehrkräften (z.B. Hochschulausbildung und Berufsbiographie) sowie die lebensweltorientierten Aneignungsprozesse von Kindern und Jugendlichen (z.B. Bildungsanlässe und Kompetenzentwicklung) weitere relevante Forschungsfelder dar. Im Zuge einer fachdidaktischen Entwicklungsforschung unter der Leitidee „Reflektierter Praxis“ stehen neben strukturellen auch fachkulturelle Aspekte der Vermittlung von Bewegung, Spiel und Sport im Vordergrund (z.B. sportdidaktische Konzeptionen und Aufgabenformate, soziale Ordnungen und Innovationsprozesse). Mit der empirischen Unterrichtsforschung im Schulfach Sport und ihren außerschulischen Bezugsfeldern markiert das Institut ein wissenschaftlich hochaktuelles Feld der Bildungsforschung, das methodologisch in mehrperspektivischen Zugriffen bearbeitet wird. Die Hinwendung zu einer bewegungs- und sportpädagogisch akzentuierten „Reflektierten Praxis“ versteht sich als Beitrag zur einer reflexiven Forschung über Bewegung, Spiel und Sport mit Grundlagenorientierung und Anwendungsbezug im Bildungssektor.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt sind die Bewegungs- und Trainingswissenschaften unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Düking. Dieser befasst sich mit akuten Reaktionen und chronischen Adaptionen hervorgerufen durch verschiedene bewegungs- und trainingsinduzierte Reize in verschiedenen Populationen. Ziele der Forschung sind 1) die Analyse und der Vergleich von Bewegungs- und Trainingsinterventionen auf gesundheits- und leistungsrelevante Parameter, 2) die Ableitung von Handlungsempfehlungen zur zielgerichteten und individualisierten Optimierung von Bewegungs- und Trainingsprozessen und 3) die Untersuchung von neuen Technologien zur Verbesserung der Analyse und Optimierung von Bewegungs- und Trainingsinterventionen. Häufig untersuchte Populationen sind Breiten- und Leistungssportler*innen aber auch z.B. klinische Populationen, Arbeitnehmer*innen, Studierende und weitere. Der Forschungsschwerpunkt verwendet verschiedene experimentelle Methoden wie z.B. amperometrische Analysen, Atemgasanalysen, Bioimpedanzanalysen, Dynanometrie, Photoplethysmographie, und Elektromyographie. Neben Labordiagnostiken werden auch tragbare Technologien (z.B. Herzfrequenzsensoren) für ambulante assessments untersucht und ggf. verwendet. Es bestehen interdisziplinäre Forschungskooperationen mit verschiedenen nationalen und internationalen Partnern.