生物医学成像与影像大数据山西省重点实验室分为三个研究方向: 多模态医学成像理论与重建算法、 纳米分子影像探针和微感测技术、以及医学影像大数据和疾病智慧型诊疗技术。研究目标包括：建立近红外漫射光血流动力学成像平台，实现血流、血氧和氧代谢的活体实时测量和成像；建立纳米分子影像平台，完成体现肿瘤特异性的纳米萤光探针设计和製备；建立医学影像大数据与疾病诊疗平台，使用深度学习和影像组学等方法对CT、磁共振、近红外光和病理图像进行大数据分析和疾病诊断。

生物医学成像与影像大数据山西省重点实验室在新型成像方法、多模态医学影像融合和疾病的大数据智慧型诊断方面产生突破的研究成果，培养一批国内有影响力的技术研发团队，发表一系列在国际上有影响力的学术论文，获得多项国家级及省级科研项目；并与企业合作，成立生物医学影像大数据研究院，促进产学研结合。

实验室主任由桂志国教授担任，副主任由王志斌教授担任。