Основним напрямком НДР лабораторії є розробка методів та апаратно програмних засобів для виявлення закономірностей, динаміки процесів і взаємозв'язків в біоті, кліматичних і ландшафтних особливостей певних природних зон, перш за все - арктичної і субарктичній.
У лабораторії відповідно до її головними завданнями представлені п'ять робочих груп, кожна з яких використовує свій набір методів:
радиоволновая томографія стосовно до досліджень підгрунтя об'єктів, льодових покривів;
СВЧ-методи, що дозволяють визначати характеристики водних середовищ;
методи цифрової голографії, що забезпечують діагностику частинок в різних класах завдань, предметних областей, а також у різних середовищах (технологічних, аерозольних, планктон), включаючи діагностику частинок в натурних умовах;
дистанційні оптичні та радіочастотні методи і засоби діагностики атмосфери Землі;
методи дослідження характеристик фізичних полів навколишнього середовища природного та антропогенного походження, включаючи електромагнітне і шумове забруднення.
Лабораторія є мультидисциплінарної, в ній представлені методи дослідження більшості складових навколишнього середовища (вода, атмосфера, грунт, електромагнітний фон і т.д.), що при плануванні досліджень та інтерпретації результатів спільно з біологами, геологами, хіміками може забезпечити синергетичний ефект - отримання на стику наук нових результатів в області комплексних арктичних і субарктичних досліджень.