В трудах Галины Дмитриевны представлено обоснование системы развивающего обучения, определившей цели, методологию и взаимосвязь функций обучения; построение модели процесса обучения, взаимовлияние его основных компонентов, механизмов, определяющих динамику самой системы и, как результат, развитие личности ученика. Широко известен вклад Галины Дмитриевны в разработку концепции системных обобщённых знаний и способов деятельности. Г.Д. Кирилловой раскрыты психолого-педагогические особенности формирования теоретических знаний и обобщённых способов как процесса творческой деятельности и его влияние на формирование таких личностных качеств как мировосприятие, ценности, познавательная самостоятельность.

Ею разработана технология формирования теоретических знаний и обобщённых умений в процессе творческой деятельности.