Область научных интересов включает развитие рентгенэндоваскулярных методов диагностики и лечения.
В 1992 году по инициативе А.В. Протопопова в краевой клинической больнице было создано специализированное отделение интервенционной радиологии, в 1993 году был введен в действие первый ангиограф. С 1995 года начато выполнение баллонной ангиопластики коронарных артерий у больных с ишемической болезнью сердца. В 1997 году создано отделение рентгенохирургических методов диагностики и лечения.
В 1998 году А.В. Протопоповым была успешно защищена диссертация на соискание степени кандидата медицинских наук, а в 2002 году - докторская диссертация.
А.В.Протопоповым были освоены и впервые внедрены в практику краевого здравоохранения методики имплантации противоэмболического кава-фильтра, селективной тромболитической терапии, рентгеноэндоваскулярной окклюзии бронхиальных артерий при легочных кровотечениях; рентгеноэндоваскулярные вмешательства при врожденных пороках сердца у детей; произведены первые диагностические коронарографии.
А.В. Протопопов является одним из ведущих российских специалистов по лечению хронических окклюзий коронарных артерий.
Автор 265 научных работ, нескольких монографий, десятков рацпредложений, обладателем патентов на изобретения в области рентгенэндоваскулярной хирургии.
Является заместителем главного редактора "Эндоваскулярная хирургия", руководит кандидатскими диссертациями, участвует в многоцентровых исследованиях, таких как EWOLUTION, HELIOS, IDEALLM, STENTFORLIFE и других.
Под руководством А.В. Протопопова в Красноярске сформирована школа рентгенхирургов.
Член общественного совета КГБУЗ «Краевая клиническая больница»; КГУП «Губернские аптеки», правления Территориального фонда обязательного медицинского страхования Красноярского края.
В 2011 году был избран депутатом Законодательного собрания Красноярского края, является заместителем председателя комитета по здравоохранению и социальной политике.
Награжден знаком "Отличник здравоохранения РФ", медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени.
В 2009 году присвоено звание "Заслуженный врач РФ".
