周乐元教授80年代初既致力于中医理论的学习研究和临床医疗实践。 他在学习中医理论的同时，还学习西医的解剖、生理、病理等知识，以求中西医融会贯通。在研究中医治疗慢性病方面颇有建树，首创应用活血化淤法治疗该病的新途径，并擅长治疗内科脾胃病及妇科病。 周乐元主要从事老年医学基础研究，在国内外学术期刊上共发表研究论文160余篇。20世纪末，揭示生物体液中存在抑癌活性物质，此物质对癌细胞具有杀伤作用，但不抑制自身骨髓细胞，成果发表在中国科学英文版2007年第7期；后主攻衰老分子机理 ，率先将细胞生物学与分子生物学理念和技术引入中国老年医学基础研究。周乐元领导的研究组系统揭示p16等细胞衰老相关基因的作用机制，基因调控及信号转导，证实环境因素不仅可直接作用，也可引发基因变化，间接影响衰老；在国际上首先证明p16不通过端粒酶，可影响端粒长度与DNA修复能力；为观察不同因素对衰老影响，创建了估算人类细胞“年龄”的基因水平生物学指征，建立了一套国际承认的评估细胞衰老的定量指标，可用于衰老研究，也可检验药物抗衰作用。周乐元曾主持国家自然科学基金重点项目，承担国家攻关课题等多项，现主持国家重点基础研究发展规划项目的“细胞复制性衰老的机制”课题，已培养博士生20余名，硕士生10余名，主编了《医学老年学》、《医学分子生物学》参编各种专业书籍数十部，现任中华慢性病研究院院士并研究了北大成果“秋子胶囊”。