Pagrindinės laboratorijoje vykdomų tyrimų kryptys apima aplinkoje vykstančių natūralių ir antropogeninių procesų tarpusavio sąveikos tyrimus ir geoaplinkos kokybės vertinimą.
Tuo pat metu daug dėmesio skiriama Lietuvos jūrinio kranto geodinaminės būklės vertinimui ir krantodaros procesų tyrimui, sedimentacinių ir hidrogeocheminių procesų sausumos ir jūros geosistemose pažinimui bei analizei.
Laboratorijos tyrėjai atlieka geocheminių anomalijų ir jų formavimosi šaltinių identifikavimą, ekogeocheminį ir geohigieninį įvertinimą, gamtinių ir antropogeninių veiksnių poveikio foniniams ir anomaliems cheminių elementų kiekiams nustatymą, leidžiantį charakterizuoti gyvenamosios aplinkos būklę ir prognozuoti jos kaitą. Vykdomas abiotinių ir biotinių aplinkos būklės geocheminių ir biogeocheminių tyrimo metodų kūrimas, vystymas ir taikymas, siekiant atskleisti potencialius įvairių organinių ir mineralinių taršos medžiagų emisijos į aplinką šaltinius. Pastaruoju metu tyrimuose ypatingas dėmesys skiriamas Lietuvos vandens telkinių (jūros, upių, ežerų) ir sausumos ekosistemų užterštumo prioritetinėmis pavojingomis medžiagomis, tokiomis kaip mikroplastikas, sunkieji metalai, daugiacikliniai aromatiniai angliavandeniliai, naftos angliavandeniliai, organiniai alavo junginiai, polichlorinti bifenilai ir kt., analizei ir vertinimui.
Laboratorijos mokslininkai tiria aktyvių (vėjas, bangavimas, jūros lygio svyravimai, poilsiautojai) ir pasyvių (sąnašų litologinė, mineraloginė, cheminė sudėtis, geologinis paveldas, įvairūs hidrotechniniai įrenginiai) veiksnių įtaką kranto zonos būklei ir geodinaminėms tendencijoms, analizuoja įvairaus tipo (minkštų ir kietų) jūros kranto apsaugos tvarkymo priemonių efektyvumą ir jų optimizavimo ir tobulinimo galimybes.
Tyrimuose naudojami šiuolaikiniai laboratoriniai tyrimo metodai ir aparatūra (dujų ir skysčių chromatografija, rentgeno fluorescencinė spektrometrija, atominė absorbcija, indukuotos plazmos tyrimo metodai ir kt.) bei lauko tyrimų įranga ir pačių mokslininkų sukurtos ir adaptuotos naujos metodikos.
