• вивчення закономірностей фізичних процесів, що відбуваються в атмосфері та гідросфері, гідрометеорологічного режиму та агрокліматичних умов, в тому числі небезпечних для господарської діяльності та населення;
• розробка нових і удосконалення існуючих методів метеорологічних, гідрологічних та агрометеорологічних прогнозів та розрахунків і впровадження їх у практику; розробка прогнозів небезпечних та стихійних гідрометеорологічних явищ та процесів; дослідження клімату України та факторів, що спричиняють його динаміку; розробка кліматичних прогнозів та рекомендацій для різних галузей економіки по стратегії реагування на зміни клімату;
• розробка методів активного впливу на гідрометеорологічні процеси та явища, науково-методичне керівництво виробничими роботами з активних впливів в інтересах різних галузей господарства;
• комплексне вивчення впливу гідрометеорологічних умов на забруднення навколишнього середовища, його соціально-екологічних та соціально-економічних наслідків на території України; розробка наукових принципів організації та рекомендацій по здійсненню базових спостережень за забрудненням навколишнього природного середовища;
• вивчення радіоактивного забруднення природного середовища, зокрема, викликаного аварійним викидом Чорнобильської АЕС і пов'язаних з ним змін радіоекологічного стану території України;
• комплексне вивчення гідрометеорологічного режиму та стану забруднення Чорного та Азовського морів;
• розробка нових та удосконалення існуючих технічних засобів гідрометеорологічних вимірювань;
науково-методичне забезпечення діяльності державної системи гідрометеорологічних спостережень і прогнозування та базових спостережень за забрудненням природного середовища;
• розробка нормативно-технічного і метрологічного забезпечення та стандартів в галузі гідрометеорології і моніторингу природного середовища;
• підготовка на основі робіт інституту, вітчизняних та зарубіжних досліджень видань у вигляді монографій, наукових праць інституту, довідників, атласів тощо;
• виконання експертиз стосовно обгрунтування гідрометеорологічних вимог до відповідних проектів та вимог до розділів моніторингу природного середовища;
• підготовка наукових кадрів через аспірантуру (докторантуру), проведення атестацій співробітників та конкурсів на заміщення вакантних посад, робота по підвищенню кваліфікації наукових співробітників інституту.