徐群渊教授在神经科学研究领域中,着重探讨中枢神经系统与运动机能相关的神经结构、功能、损伤变性机制和修复途径,即从基因、细胞和组织不同层面应用生物医学高新技术对神经系统的形态、机能、病理和治疗进行研究。七十年代后期在“大鼠伏隔核纤维联系”方面有所发现;八十年代起运用各种神经追踪技术进行“脊髓小脑束形态学”研究,在起始细胞定位、纤维经路、侧枝投射和接受传入等方面有创新成果,丰富并纠正了一些传统认识;九十年代起进行“帕金森病基因治疗实验研究”,在国内较早将分子生物学高科技引入神经解剖领域,研究较系统、全面和深入;新世纪开始,在“利用神经干细胞和组织工程技术进行神经损伤修复研究”方面有所进展。 上述研究发表论文及综述200余篇。截止到2002年,他的主要论文被SCI检索605次;部分研究工作已经获得10项省部级科技奖;主编和参编专著、教材18部;荣获教育部优秀科技工作者、人事部和北京市的突出贡献专家以及国家师德先进个人称号。徐群渊教授现担任北京神经科学研究所所长,兼任中国科协委员、中国解剖学会副理事长等多项学术职务。他还担任国际解剖学会(IFAA)的执行委员、副秘书长等职;被若干国家授予学会名誉理事、名誉教授、名誉博士等称号;在国内被若干大学聘为客座教授。