Основным направлением научной деятельности является изучение с помощью современных электрофизиологических методик молекулярно-клеточных механизмов, обеспечивающих возбудимость нервных клеток млекопитающих, и взноса функционирования таких механизмов в интегративную деятельность нейронов.За работу «Синаптическая передача сигналов в нервной системе: клеточные и молекулярные механизмы и пути коррекции их нарушений» член-корреспондент Национальной академии наук Украины, заведующий лабораторией Института физиологии Веселовский Н. С. стал лауреатом Государственной премии Украины в области науки и техники (2003).