王同飞实验室致力于探索能量代谢的神经调节机制。当前研究聚焦于小鼠下丘脑神经网络的结构与功能，重点关注体温调节与其他代谢相关的生理活动的互作。实验室的长远目标是深入理解哺乳动物的冬眠现象，及其潜在的临床应用。

王同飞实验室的研究以科学问题为导向，而不拘泥于特定技术。现代神经生物学研究强调多学科交叉，相应的我们的研究手段丰富而多样，包括电生理、显微成像、光遗传学、神经网络示踪、单细胞测序、质谱以及动物行为学分析。我们也积极参与新技术的开发。