Кафедра реализует направления специализации:
Направление специализации Математические методы квантовой статистики и теории поля восходит к научным направлениям, заложенным основателем кафедры — Н. Н. Боголюбовым, и охватывает наиболее фундаментальные области современной физики, такие как статистическая физика, квантовая теория поля, физика конденсированного состояния вещества. Читаемые курсы соответствуют современному состоянию мировых научных исследований. Подготовка по программам фундаментальных дисциплин и углублённое математическое образование позволяет выпускникам кафедры работать практически в любой области современного знания.
Направление специализации Квантовая гравитация и математическая физика реализуется совместно с Институтом теоретической и математической физики МГУ. Это направление является новым и затрагивает самые современные темы научных исследований в теоретической физике: квантовая гравитация, теория струн, конформные теории. Спецкурсы читаются ведущими мировыми специалистами в этих областях. Выпускники направления будут обладать достаточной квалификацией для решения новых задач теоретической и математической физики.