Основные научные результаты:
создан метод изучения нестационарной кинетики ферментативных реакций
предложен механизм пероксидазно-оксидазной колебательной реакции
разработана теория иерархической организации процессов управления в эритроцитах человека
создан метод исследования реологии крови, разработана лекарственная форма противоопухолевых препаратов (аспарагиназа)
открыт триггерный переход реакций метаболизма метионина
выяснены механизмы пространственной самоорганизации образования тромба
разработан метод исследования свертывающей системы крови
создан комплекс для наноманипуляций биологическими макромолекулами (до 1nm и до 0.1pN)
исследован механизм и измерены силы, двигающие хромосомы при делении клетки
исследованы механизмы сегрегации хромосом и исправления ошибок их закрепления в митозе.
Атауллаханов Ф.И. ведет преподавательскую работу, являясь профессором кафедры биофизики Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и медико-биологического факультета МФТИ. Под его руководством защищены 49 кандидатских и 6 докторских диссертаций.
Атауллаханов Ф.И. возглавляет лабораторию физической биохимии в ФГБУ "Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачёва" Минздрава России.
Атауллаханов Ф.И. - член редколлегий журналов «Биологические мембраны», «Успехи физических наук», «Biophysical J», «Blood Coagulation and Fibrinolysis», «Journal of Biophysics open access», «Open structural biology journal», член биохимического общества России и биофизического общества США.
Специалист в области физиологии и биофизики клетки, автор 405 научных работ, 2 монографий, 30 авторских свидетельств, заявок и патентов.