秦川教授长期致力于人类疾病动物模型研制和应用研究，重点是神经退行性疾病和新发再发传染病的动物模型研制、发病机理研究和药物评价等，以第一作者或通讯作者在Cell、Science、Nature等杂志发表文章280余篇，主编专著17部、教材5部，主持重大科技专项、863、国家自然基金等国家级课题20余项。获国家科学技术进步奖二等奖、全国创新争先奖等国家级荣誉。

主要研究方向：
一、创建系统的比较医学技术体系
围绕人类神经系统疾病等重大疾病，研制多物种、多靶点的动物模型881种，创建了国家人类疾病动物模型资源库，以及模型与临床比对的比较医学数据库。该数据库指导了模型的精准应用，解决了其模拟疾病的准确性难题。

提出“系统分析-模型比对-应用评估”的比较医学理论，推动了比较医学学科建立。创建系统的比较医学技术体系，该技术体系在全国推广培训2.5万余人次，被普遍用于动物模型技术创新和资源创制。

在神经科学领域，针对啮齿类及非人灵长类动物，利用行为学、神经影像学、组织病理学、分子生物学、神经生化、神经电生理和光遗传技术，建立、分析并应用阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等神经退行性病变的相关疾病模型，建立了国内第一个AD转基因小鼠模型，探索该类疾病的发病机制与潜在治疗措施。

二、创建传染病动物模型关键技术体系
创建了我国的重大和突发传染病动物模型体系，系统展示并发现了SARS、H5N1、手足口病、H1N1、H7N9和MERS等6种重要新发传染病的感染与致病机制和病理特征，弥补了临床研究的断层。自非典以来，培育了217种病原易感动物，研制了104种传染病动物模型，创建了国际领先的传染病动物模型体系。新冠肺炎疫情期间主持动物模型构建，建立了国际第一个转基因小鼠和恒河猴模型，初步明确了病毒传播途径，完成了20余种药物/疫苗的有效性评价，成果被写入卫健委新冠诊疗方案。