陈凯先主要从事药物化学和创新药物研究。进行药物构-效关系和生物活性小分子化合物结构预测的研究。与研究组同事一起提出和改进了多种计算机辅助药物设计的方法和技术，包括分子疏水作用力场和药物构象研究的方法、药效基团搜寻方法、利用计算机构建具有结构多样性的分子库和模拟筛选的方法等，并应用于多种药物与生物大分子相互作用的分子模拟和理论研究。开展了基于药物与受体三维结构的药物设计研究，其中一些受体三维结构模型和新药的分子设计得到了实验的验证。他和同事一起针对20余个重要的药理作用的靶标分子，进行计算机模拟筛选和初步的药理试验验证，发现有苗头的酪氨酸激酶抑制剂、高活性的PPARg激动剂，小分子b分泌酶抑制剂等先导化合物。