研究领域横跨化学、药学和信息科学。长期在第一线从事药物发现实验研究和生物/化学信息学算法研究。自上世纪80年代末他发表图映射/子图匹配/超图匹配统一算法以来，不断发表与药物分子设计学相关的算法，例如90年代发表的分子图识别算法GMA、解析蛋白质多维多量子NMR谱的模糊图算法CPA；2000年代发表的巨量分子图簇分析算法SCA、分子类药指数算法DLI；近年来发表的分子三维叠合并行算法WEGA、用于分子结构大数据挖掘的子图从头生成算法DSGA。这些算法中的大部分已经成为国际主流药物分子设计系统的核心引擎。在方法学研究基础上，他领导的团队发现了多种抗炎、病毒、抗癌、抗代谢类疾病药物的先导化合物，抗鼻咽癌的化合物进入动物药效学实验研究阶段。徐峻2009年归国创建中山大学药物分子设计研究中心，该机构由生物超级计算/算法、结构生物学、天然药物化学/现代中药、药物筛选与机理4个实验室和化合物储备中心组成。徐峻教授主持或曾经主持国家 “新药创制重大科技专项”、国家自然科学基金、广东省生物大数据重大专项、广州市药物创新重大科技专项。在国际主流同行评议学术杂志上发表研究论文130多篇。