В 1968 г. Л. А. Бокерия защитил кандидатскую диссертацию, а в 1973 г. – докторскую диссертацию на тему «Гипербарическая оксигенация в кардиохирургии». Имеет звание профессора. В 1994 году избран действительным членом РАМН по специальности «кардиохирургия». Лауреат Ленинской (1976) и Государственной премий СССР (1986), заслуженный деятель науки Российской Федерации. Основные направления научной деятельности Л. А. Бокерия – это хирургия аритмий и ишемической болезни сердца, врожденных и приобретенных пороков сердца, терминальной сердечной недостаточности, гипербарическая оксигенация, минимально инвазивная хирургия сердца, применение лазера при операциях на сердце, использование компьютеров в хирургии и математическое моделирование, моделирование патологии сердечно-сосудистой системы в эксперименте, целевое планирование и методология науки.

Более двадцати лет Л. А. Бокерия является активным участником и разработчиком целевого планирования в Центре. За это время было успешно реализовано более десяти целевых исследовательских программ, позволивших начать исследование вопроса с теоретического уровня и завершить его клиническим внедрением.

Л. А. Бокерия опубликовал свыше 1000 печатных работ, из них более 100 – за рубежом. Автор более 50 монографий, более 20 руководств и учебных пособий, в том числе в зарубежных изданиях. Им написан целый ряд проблемных монографий, и в их числе следует особо отметить единственное в стране «Руководство по сердечно-сосудистой хирургии», недавно вышедшее вторым изданием.

Наиболее важные монографии:

• «Гипербарическая оксигенация в сердечно-сосудистой хирургии» (1974, 1981)
• «Сердечно-сосудистая хирургия» (1989, 1996)
• «Тахиаритмии» (1989)
• «История сердечно-сосудистой хирургии» (1997, 1998)
• «Минимально инвазивная хирургия сердца» (1998)
• «История Научного центра сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева РАМН» (1998, 2002)
• «Лекции по сердечно-сосудистой хирургии» (1999-2002)
• «Эндоваскулярная и минимально инвазивная хирургия сердца и сосудов у детей» (1999)
• «Трансмиоакардиальная лазерная реваскуляризация» (2001)
• «Лекции по кардиологии» (2001)
• «Минимально инвазивная реваскуляризация миокарда» (2001)
• «Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева РАМН» (2001)
• «Желудочковые аритмии» (2002)
• «Интервенционные методы лечения ишемической болезни сердца» (2002)
• «Трехмерная эхокардиография» (2002)
• «Функциональная диагностика в кардиологии» (2002)
• «Очерки истории коронарной хирургии» (2002)
• «Руководство по операционному делу в кардиохирургии» (2002)
• «Хирургия митрального порока после закрытой комиссуротомии» (2003)
• «Хирургическое лечение ишемической митральной недостаточности» (2003)
• «Нарушение церебрального венозного кровообращения у больных с сердечно-сосудистой патологией» (2003)
• «Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация: перфузия, функция, метаболизм миокарда» (2004)
• «Минимально инвазивная хирургия приобретенных пороков сердца» (2004)
• «Аномалия Эбштейна» (2005)
• «Атлас. Постинфарктные разрывы межжелудочковой перегородки» (2005)
• «Атриовентрикулярный канал. Анатомия и особенности хирургической коррекции» (2005)
• «Магнитно – резонансная томография в диагностике анатомии врожденных пороков сердца у детей» (2005)
• «Постинфарктные разрывы межжелудочковой перегородки. Атлас» (2005)
• «Лимфатическая система сердца» (2005)
• «Доказательная медицина и сердечно – сосудистые заболевания» (2006)
• «Социально значимые болезни в Российской Федерации» (2006)
• «Хирургическая анатомия сердца» в 3-х томах (2006)
• «Хирургическое лечение больных ИБС с поражением брахиоцефальных артерий» (2006)
• «Хирургическое лечение ишемической болезни сердца у женщин» (2006)
• «Хирургическое лечение больных ишемической болезнью сердца с поражением брахиоцефальных артерий» (2006)
• «Хирургическая анатомия сердца и физиология кровообращения» в 3-х томах. (2006)
• «Здоровье России. Атлас» (2006)
• «Принятие клинических и управленческих решений в системе здравоохранения на основе результатов клинико-эпидемиологических исследований» (2007)
• «Артериальные гипертензии при системных васкулитах, васкулопатиях и коллагенозах (2007)
• «Атипичные коарктации аорты при врождённой гипоплазии и стенозирующем неспецифическом аортоартериите (2007)
• «Природа и клиническое значение «новых ишемических синдромов» (2007)
• «Криосохранённые аллографты в реконструктивной хирургии пороков аортального клапана» (2007)
• «Руководство по рентгенэндоваскулярной хирургии сердца и сосудов» в 3-х томах (2008)
• «Аортокоронарное шунтирование на работающем сердце» (2008)
• «Нормативные параметры сердца и его структур» (2008)
• «Клинико – экономический анализ в сердечно-сосудистой хирургии» (2008)
• «Аневризма восходящего отдела аорты в сочетании с коарктацией» (2009)
• «Здоровье России. Атлас» (2009)
• «Магнитно–резонансная томография в диагностике врожденных пороков сердца» (2009)
• «Компьютерная томография в диагностике врождённых пороков сердца» (2009)
• «Экстракорпоральное очищение крови в интенсивной терапии» (2009)
• «Биоматериалы в сердечно-сосудистой хирургии» (2009)
• «Оценка ультразвуковой диагностики врождённых пороков сердца у плода» (2009)