Entomologijos laboratorijos mokslininkų pagrindinės tyrimų kryptys – dabartinių ir fosilinių vabzdžių sistematika, morfologija, ekologija, fenologija, zoogeografija, filogenija ir trofinių ryšių nustatymas. Didžiausias dėmesys skiriamas drugių, dvisparnių vabzdžių, vabalų tyrimams, naujų mokslui organizmų rūšių registravimui, entomofaunos pokyčių, keičiantis klimatui ir didėjant antropogeniniam poveikiui, vertinimui ir prognozei. Laboratorijoje taip pat atliekamas dirvožemio nariuotakojų bendrijų struktūros vertinimas, vabzdžių vystymosi laboratorinėmis sąlygomis tyrimai. Siekiama išaiškinti kraujasiurbių dvisparnių vabzdžių vystymosi dėsningumus ir šių vabzdžių kaip patogenų vektorių svarbą gamtoje. Remiantis entomokompleksų struktūra ir vabzdžių grupių ar rūšių indikatorinėmis savybėmis, identifikuojamos vertingiausios Lietuvos teritorijos.
Darbai atliekami naudojant morfologinius mikroskopavimo, lyginamosios morfologijos, morfometrinius, histologinius, taip pat molekulinius (PGR, sekoskaita) tyrimo metodus. Atliekama filogenetinė, statistinė ir trofinių ryšių spektro analizė, bendrijų sudėties nustatymas ir analizė.
