Keskuse teadustegevus toimub erinevates suundades, mille peamisteks teaduslikeks eesmärkideks on:

• erimastaapsete looduslike ja antropogeensete protsesside ajalis-ruumilise mõju hindamine veekeskkonnaga seotud ökosüsteemide (sood, järved, jõed, rannikud ning nende valglad) talitlusele ja arengule multiskalaarsel tasandil.
• ökosüsteemide mustrilisuse kujunemise ja arengustsenaariumite modelleerimine.
• paleoökoloogiliste, maastikuökoloogiliste, telmatoloogiliste ja rannageoloogiliste uurimismeetodite arendamine.
• randade ja rannikute arengu seaduspärasuste uurimine loodusliku fooni ja inimmõju muutuste tingimustes.
• jõgede valgalapõhine ökosüsteemide modelleerimine.
• märgalaökosüsteemide ruumimustrite kujunemise ja primaarprodutsentide morfoloogiliste ning füsioloogiliste tunnuste vaheliste seoste välja selgitamine.
• märgalaökosüsteemide säilitamise ja taastamise teaduslike printsiipide väljatöötamine.
• järve ökosüsteemide ökohüdroloogiliste toimimismehhanismide modelleerimine.
• ökosüsteemiteenustel põhinevate interdistsiplinaarsete uurimismeetodite arendamine ja jätkusuutliku arengut toetavate kommunikatsiooni- ja hariduspraktikate väljatöötamine.