实验室设立四个稳定并具有特色的研究方向：分子构效关系、资源环境功能分子材料、光电功能分子材料、生物活性分子与药物。

分子构效关系：利用物理有机化学方法、量子化学计算法、分子力学方法和现代拓扑化学理论方法，发展分子结构参数的新方法，提取分子结构信息，建立分子结构与性能/活性的定量模型。
       资源环境功能分子材料：研究资环境治理与控制方面的功能分子、绿色环保功能材料的设计合成及其应用，主要对重金属污染治理、环境友好功能材料的开发与利用方面开展工作。
       光电功能分子材料：研究光电响应功能分子的可控制备与性能，荧光聚合物和光开关荧光探针的制备与应用；探索新型金、银纳米簇的设计合成及应用；研究新型电极材料与有机光电转换材料的制备与性能。
       生物活性分子与药物：一方面，进行新药创制，设计合成具有抗癌、抗菌、抗炎、糖尿病等生物活性分子，测试生物活性，研究构效关系，指导先导化合物的结构优化。另一方面，对商品化药物和医药中间体进行绿色合成，更好地服务社会和发展经济。