地球环境研究所从国家和社会紧迫需求中凝炼重大基础科学问题，开展我国大陆环境变化的历史、规律和趋势，环境变化的过程和机理，地球环境科学新技术和新方法研究。创新三期中将努力实现三个重要转变：实现从“过去全球变化研究”到“过去与现代相结合的全球变化研究”的转变；实现“从季风环境到季风－干旱环境”乃至“区域与全球变化研究相结合”的转变；实现“从自然过程到自然与人类相互作用过程”的转变，争取把我所建设成为国际高水平的大陆环境科学研究基地和人才培养基地。根据中国科学院资环局、人教局建议和地球环境所知识创新工程三期任务的战略重点，研究所对学科方向进行了调整和凝练，将科研布局整合为当前的4个研究室：古环境研究室、现代环境研究室、粉尘与环境研究室和加速器质谱中心；研究所同时有黄土与第四纪地质国家重点实验室，该实验室连续五次被国家科技部、国家基金委评为“优秀实验室”，是我国地学领域2个享此殊荣的国家重点实验室之一。2004年，该实验室又被授予 “国家重点实验室计划先进集体”称号。