Основные направления научных исследований – хирургическое лечение воспалительных заболеваний опорно-двигательного аппарата у детей и взрослых, а также пороков развития, повреждений, опухолевых и дегенеративных поражений позвоночника у детей. Прошел стажировку в центре хирургии позвоночника г. Миннеаполис, США; член европейской ассоциации вертебрологов “AO-spine of Europe”. Хирург высшей категории.

Является членом диссертационных советов при Санкт-Петербургском НИИ фтизиопульмонологии и Санкт-Петербургской педиатрической медицинской академии. Член редакционного совета журнала “Хирургия позвоночника”.

Под руководством А.Ю.Мушкина защищены 1 докторская и 5 кандидатских диссертаций. Автор более 180 научных работ, в т.ч. 3 монографий.