Основні напрямки роботи вчених НДЛ:

• математичне моделювання екологічних процесів;
• моделювання процесів розбавлення та перемішування стічних вод з річковими;
• моделювання розсіювання забруднюючих речовин в атмосферному повітрі з використанням геоінформаційних технологій;
• комплексний моніторинг стану природних та антропогенних об'єктів: моніторинг стану вод, ґрунтів, атмосферного повітря, електромагнітного забруднення (впливу радіотехнічних об'єктів мобільного зв'язку), облік викидів, скидів, відходів, облік хімскладів та смиттєзвалищ, об'єктів природно-заповідного фонду;
• інтегроване управління водними ресурсами, створення басейнових систем та обласних систем управління водними ресурсами з використанням геоінформаційних технологій;
• створення комп'ютеризованих систем моніторингу стану довкілля загальнодержавного та регіонального рівня;
• моніторинг та моделювання транспортних потоків з використанням ГІС-технологій;
• аналіз впливу стану довкілля на захворюваність населення;
• автоматизація екологічного оцінювання якості поверхневих вод областей України за класами та категоріями;
• пошук екологічної інформації;
• розробка екологічних сайтів та забезпечення доступу населення до екологічної інформації;
• проведення Конкурсу з моніторингу довкілля серед учнів та студентів Вінницької області на основі освітянської версії розробленої у НДЛ  системи державного моніторингу стану довкілля Вінницької області «Рідна природа».

Вченими НДЛ ЕДЕМ розроблено технологію побудови систем комплексного контролю та управління станом об'єктів навколишнього природного середовища, основану на чіткому визначенні просторових відношень між об'єктами контролю та логічних зв'язків між усіма даними про них, що дозволяє визначати як причини, так і наслідки зміни стану довкілля. Основними принципами є, по-перше, комплексний моніторинг джерел забруднення та змін стану довкілля, по-друге, усі дані в системі пов'язуються з усіма іншими, до яких вони можуть мати відношення, і, по-третє, усі об'єкти прив'язуються до географічних карт за єдиним підходом. Розроблено комплекс авторських моделей та алгоритмів, які дозволяють швидко будувати такі системи за даними екологічних установ України. Системи, створені на основі цієї технології, інтегрують в собі усю наявну екологічну інформацію про об'єкти довкілля та антропогенний вплив на них, забезпечують постійне оновлення інформації із загальнодержавних систем екологічного моніторингу, дозволяють виявляти тенденції та причини змін стану довкілля, антропогенне навантаження на довкілля та способи його зниження, порушення вимог екологічної безпеки та винуватців цього, виробляти оптимальні рішення з інтегрованого управління станом довкілля.

На розробленій теоретичній базі протягом 2003-2008 років створено та впроваджено у підрозділах Держводгоспу та Мінприроди України комплекс систем управління водними ресурсами басейнів великих та середніх річок України: Дністер, Південний Буг, Сіверський Донець, Прип'ять, Тиса, Кальміус. Системи для транскордонних річок (Дністер, Сіверський Донець, Прип'ять, Тиса) були створені в рамках міжнародних проектів екологічних програм ООН.

Створено Єдину автоматизовану систему Державної екологічної інспекції та спеціальних підрозділів Мінприроди України із отриманням результатів вимірювань стану забруднення довкілля, викидів, скидів і відходів, їх накопичення, оброблення та аналізування, яка впроваджена в усіх областях, АР Крим та великих містах України з 2006 року.

Результати досліджень опубліковані у 3 монографіях, 70 наукових статтях, 3 методичних посібниках. У Держдепартаменті інтелектуальної власності України зареєстровано 18 авторських комп'ютерних програм та баз даних.