Проф. дхн Милен Богданов работи в полето на Органичната и Физичната органична химия. Във фокуса на научните му излседвания е синтеза нови биологично активни вещества и провеждане на in vitro изследвания за установяване на тяхната биологична активност; синтез и приложението на йонни течности като алтернативни разтворители за анализ, пречистване и изолиране на билогично активни съединения от растителни вещества. Към момента, акцент в изследователската групата на Проф. Богданов е синтеза и изследването на метаболитни модулатори - инхибитори на окислението на мастни киселини - за третиране на исхемична болест на сърцето, диабет, ракови заболявания; синтез и изследване на ароматазни инхибитори като потенциални агенти за третиране на ракови заболявания; както и разработването на методи за анализ на метаболити в неконвенционални матрици.