Araştırma alanları arasında nöroendokrinoloji, nörobilim, üreme endokrinolojisi ve endokrin bozucular bulunmaktadır. Uluslararası dergilerde 150 makale, ulusal dergilerde 18 makale yayınlamıştır ve çalışmaları 5000’den fazla atıf almıştır. Yurt içinde ve yurt dışında birçok önemli bilimsel kongrede başkanlık yapmış ve sunumlar gerçekleştirmiştir.

Resmi Gazete’nin 26 Temmuz 2024 tarihli sayısında Cumhurbaşkanı Recep Tayyip Erdoğan imzasıyla yayımlanan atama kararıyla Dokuz Eylül Üniversitesi (DEÜ) Rektörlüğü görevine atanmıştır.

Akademik İdari Deneyim:
Rektör, Dokuz Eylül Üniversitesi, Rektörlük, 2024 – Devam Ediyor.
Deney Hayvanları Etik Kurulu Başkanı, Yeditepe Üniversitesi, 2016 – Devam Ediyor
Enstitü Müdürü, Yeditepe Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, 2013 -Devam Ediyor
Bilim Kurulu Üyesi, Yeditepe Üniversitesi, Yeditepe Üniversitesi Hastanesi, 2009 -Devam Ediyor
Anabilim/Bilim Dalı Başkanı, Yeditepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi,2007 – Devam Ediyor
Merkez Müdürü, Yeditepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Deneysel Araştırmalar Merkezi (YÜDETAM) ,2007 -Devam Ediyor
Dekan Yardımcısı, Yeditepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi,2013 -2023
Prof. Dr. Bayram Yılmaz, Türkiye Beyin Araştırmaları ve Sinirbilimleri Derneği (TÜBAS) Başkanlığını da yürütmektedir.