Научные интересы Семенова А.М. и направления исследований включают познание: динамики и кинетики микробных популяций и микробных сообществ в экологии и биотехнологии. Физиологии и экологии адаптации микроорганизмов к субстратам и условиям. Олиготрофии у микроорганизмов и олиготрофные условия, фундаментальное познание феномена и практическое использование. Регуляции активности микробных сообществ в антропогенных и природных экосистемах. Циркуляции микробных популяций и микробных сообществ в экосистемах и микрокосмах. Динамики и кинетики  микробного обилия и разнообразия в микрокосмах и варианты воздействия микрокосм для стабилизации или замещения популяционных доминантов. Определение динамики и кинетика антимикробной активности лекарственных веществ, модифицированных физико-химическими методами и разработка новых методов индикации. Концепция нарушающих воздействий и волнообразная динамика микробных популяций и микробных сообществ в теории и для практики. Здоровье природных и антропогенных экосистем, методы определения, реабилитации и терапии экосистем.

Исследования выполнялись при участии студентов и аспирантов кафедры микробиологии. Всего было выполнено и защищено 14 дипломных работ, 2 курсовые работы, 4 кандидатские диссертации. 

Приглашен и зачислен с марта 2016 г. по совместительству сотрудником Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии для руководства и выполнения проекта “Методологическое обоснование количественных показателей оценки здоровья почв агроценозов”. 

Приглашен и зачислен с мая 2016 по совместительству сотрудником кафедры химической кинетики химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова для участия в выполнении проекта “Криохимичекие подходы к созданию новых гибридных наносистем и наноструктур для направленной доставки лекарственных веществ”.

Является соруководителем проекта согласно Договора о сотрудничестве № 55 С от 18 марта 2019 г., с Первым Московским государственным медицинским университетом имени И.М. Сеченова.  

Исследования были подержанны шестнадцатью международными и Российскими грантами и стипендиями 1996-2019 гг..

На апрель 2019 г. количество цитирований статей в журналах по данным Web of Science: 978, Scopus: 1041. 

Автор и соавтор 10 патентов.