Экспериментальное отделение Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева – старейшее отделение Центра. Оно было организовано одновременно с Институтом грудной хирургии, и история экспериментального отделения тесно связана с историей Центра. Многие ведущие кардиохирурги страны прошли школу экспериментального отделения Центра. Сегодня экспериментальное отделение – динамично развивающееся подразделение, где проводятся исследования, направленные на фундаментальные проблемы физиологии кровообращения, методы количественной диагностики состояния сердечно-сосудистой системы, разработку новых хирургических методов, позволяющих добиться полного восстановления функции кровообращения. Основными направлениями деятельности отделения за последние 10 лет являются разработка эндоторакоскопических и миниинвазивных операций на сердце, исследования механизмов транспорта крови и гидродинамика потока в полостях сердца и магистральных сосудах, экспериментальная апробация новых материалов и имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии. В планах отделения – разработка семейства имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии, обладающих гидродинамической совместимостью с потоком крови, математическое моделирование транспорта крови, испытания и апробация новых материалов, устройств и методов лечения в кардиохирургии.