На кафедрі викладається 34 провідних за фахом спеціальності дисциплін. Найбільш важливими з них є «Надійність і технічна діагностика ЗРС», «Загальна будова локомотивів та Їх взаємодія з технічними засобами залізничного транспорту», «Двигуни внутрішнього згоряння», «Основи експлуатації локомотивів», «Організація локомотиворемонтного виробництва», «Теорія та конструкція локомотивів», «Теорія локомотивної тяги», «Новітні технології забезпечення енергозбереження тяговим рухомим складом», «Сучасні інформаційні технології в локомотивному господарстві», «Основи визначення життєвого циклу тягового рухомого складу».

Протягом всього часу існування на кафедрі постійно проводиться підготовка наукових кадрів з локомотивного господарства та відбувається захист дисертацій у спеціалізованих вчених радах академії та інших наукових закладах.

На кафедрі діють наукові школи. Це такі наукові школи: професора С.Г. Жалкіна за напрямком економічності та надійності роботи локомотивів з урахуванням сезонної експлуатації; професора Бабаніна О.Б. з питань розвитку технічного обслуговування та поточного ремонту, технічної діагностики та матеріально-технічного забезпечення; професора Устенка О.В. за напрямком вдосконалення методів технічної експлуатації тягового рухомого складу залізниць та метрополітену; професора Пузиря В.Г. за напрямком передрейсового контролю локомотивів та локомотивних бригад, впровадження технічної діагностики, атестації та ліцензування локомотивних депо; професора Фалендиша А.П. за напрямком комплексу оцінки технічного рівня та експлуатаційної ефективності тягового рухомого складу, розробки нових типів тепловозів та дизель-поїздів; професора Жалкіна Д.С. за напрямком удосконалення конструкції, системи ТО і ПР дизелів з урахуванням сезонної експлуатації; професора Крашенініна О.С. за напрямком подовження строку служби тягового рухомого складу.

Основні результати науково-дослідної роботи полягають в наступному: при кафедрі створено лабораторію інформаційних технологій та математичного моделювання, розроблено та затверджено галузеву концепцію розвитку системи діагностування у локомотивному господарстві, виготовлено зразки електронних регуляторів для дизель-генераторів тепловозів, створено лабораторію систем автоматичного проектування та мікропроцесорного управління тяговим рухомим складом.

Спеціалісти кафедри постійно беруть участь у розробці технічної документації, створенні, дослідженні та випробуванні нового вітчизняного рухомого складу.

Провідні вчені кафедри, виконуючи дослідницькі роботи на замовлення залізничних підприємств України, здійснюють створення нових та переробку існуючих технологічних процесів з технічного обслуговування та ремонту тягового рухомого складу.

Кафедра «Експлуатація та ремонт рухомого складу» є головною науковою організацією Укрзалізниці з тепловозів та дизель-поїздів, а фахівці її постійно беруть участь у розробці нових типів локомотивів четвертого та п’ятого покоління покоління.

Базою для підготовки висококваліфікованих фахівців є науково-дослідна робота студентів у сфері створення та випробування нового покоління тягового рухомого складу, розвитку та впровадження нових технологій відновлення вузлів локомотивів.

Гордість та авторитет кафедри складається не лише за рахунок навчальних дисциплін, лабораторій і наукових шкіл – насамперед це її випускники, якими кафедра пишається. У різні роки вони обіймали чи сьогодні обіймають керівні посади. Серед них професор С.М. Куценко завідувач кафедрою «Локомотивобудування» НТУ “ХПІ”, А.Д. Лашко - бувший заступник генерального директора Укрзалізниці, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки; Ю.М. Федюшин – бувший заступник генерального директора Укрзалізниці; В.М. Остапчук – народний депутат України, лауреат державної премії України в галузі будівництва та архітектури, Герой України; М.І. Сергієнко – перший заступник генерального директора Укрзалізниці, кандидат технічних наук, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, С. Г. Жалкін – професор, кандидат технічних наук, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, О.В. Устенко – професор, доктор технічних наук, академік Транспортної академії наук України, декан механічного факультету УкрДУЗТ та багато інших.