Mikologijos laboratorijos mokslininkų pagrindinė mokslinių interesų sritis – oomicetų, papėdgrybių ir aukšliagrybių (įskaitant kerpes) taksonomijos, įvairovės, paplitimo, ekologijos ir apsaugos problemų tyrimai. Laboratorijos mokslininkai kaupia ir prižiūri didžiausią Lietuvoje grybų kolekciją (GTC herbariume (BILAS): kerpių ir su jomis susijusių grybų – per 11 000 pavyzdžių, miksomicetų – per 4500 pavyzdžių, saprotrofinių ir augalų bei gyvūnų ligas sukeliančių mikromicetų ir oomicetų – per 12 000 pavyzdžių; makromicetų (papėdgrybių ir aukšliagrybių) – per 26 000 pavyzdžių.
Mikologijos laboratorijos mokslininkai vykdė ir vykdo grybų tyrimus ekosistemose, paveiktose natūralių ir antropogeninių pažaidų: tiria įvairaus intensyvumo miško gaisro poveikį pušynų mikobiotai, kormoranų kolonijos poveikį įvairiems miško ekosistemos elementams, geografinio gradiento ir miškotvarkos poveikį spygliuočių miškų mikobiotai, pušų spyglių patogenų (įskaitant naujai atsirandančias rūšis) plitimą ir populiacijų būklę Lietuvoje ir aplinkiniuose regionuose, oomicetų įtaką žuvų sveikatai Lietuvos žuvininkystės ūkiuose. Taip pat laboratorijos mokslininkai skiria dėmesį grybų sąsajoms su ekosistemų teikiamomis paslaugomis ir mikobiotos įtaka įvairiems visuomenės kultūros aspektams: tradicijoms, kalbai, mokymo procesams ir piliečių mokslui. Bendradarbiaudami su kitomis Lietuvos mokslo institucijomis, mokslininkai vykdo etnomikologinius tyrimus, plačią ir įvairiapusę mikologinių tyrimų populiarinimo veiklą per informaciją, teikiamą įvairioms medijoms, rengia mokslo populiarinamuosius straipsnius, veda paskaitas, ekskursijas ir teikia konsultacijas. Laboratorijos darbuotojai dalyvauja formuojant aplinkosaugos (ypač susijusios su mikobiotos apsauga) politiką Lietuvoje ir pasaulyje.
1992–2021 m. Mikologijos laboratorijos darbuotojai, bendradarbiaudami su Lietuvos ir kitų šalių mikologais, aprašė 30 naujų mokslui grybų taksonų.
