В 1988 г. защитил кандидатскую, а в 1992 г. – докторскую диссертацию. Приоритетным направлением является разработка адаптированной к риску терапии множественной миеломы, неходжкинских лимфом, хронического лимфолейкоза, иммунной тромбоцитопении и переходу к курабельной терапии. Предложена новая концепция патогенеза множественной миеломы, разработаны протоколы лечения больных с использованием препаратов, обладающих направленным патогенетическим действием.
Разработаны комплексные программы коррекции анемического синдрома при опухолевых заболеваниях системы крови, а также у больных с наследственной патологией крови, с применением эритропоэзстимулирующих препаратов, как альтернативы гемотрансфузионной терапии.
За успехи в развитии отечественной науки награжден медалью им. В.И. Вернадского, Федерального медико-биологическим агентством – нагрудным знаком А.И. Бурназяна, за многолетний и добросовестный труд имеет Почетную грамоту от Министерства здравоохранения и социального развития. В 2010 году С. С. Бессмельцев в составе коллектива авторов стал лауреатом Государственной премии Удмуртской Республики.
Профессор Бессмельцев С.С. действительный член Нью-Йоркской Академии наук, член Европейского экспертного совета по лечению множественной миеломы, член Международной ассоциации по фибринолизу и тромболизу, член Европейской гематологической ассоциации. Его имя (биография) занесено в: биографическую энциклопедию успешных людей России (2011 г.), биографический справочник «Who's Who in the World (США), «Выдающиеся люди 20-го столетия» (Кембридж), «Выдающиеся люди в науке и технике 20-го столетия» (Кембридж), «Выдающиеся ученые 20-го и 21-го столетия» (Кембридж), персональный биографический справочник-опросник 2000 интеллектуалов 21-го столетия (Кембридж).
Под руководством профессора С.С. Бессмельцева подготовлено и защищено более 20 диссертаций, в том числе 3 докторских. Главный редактор журнала «Вестник гематологии, член редакционной коллегии ряда национальных и международных журналов
Результаты многолетних исследований С.С. Бессмельцева обобщены более чем в 800 публикациях, 16 монографиях, изобретениях и рационализаторских предложениях, пособиях для врачей, научных сотрудников и студентов, медицинских технологиях и методических рекомендациях.
