Кафедраның ғылыми әрекетінің негізгі бағыттары болып келесілер табылады:

Гидрология бағыты бойынша

- Қазақстан таулы территориясының гидрологиясы;

- құрлықтық қазаншұңқырлардың гидрологиялық мәселелері;

- Қазақстан Республикасының трансшекаралық мәселелері;

- Қазақстан Республикасының гидроэкологиялық мәселелері;

- Қазақстан Республикасы су ресурстарын бағалау мен болжау.

Метеорология бағыты бойынша

- әр түрлі жыл мезгілдерінде атмосфера ластануының климаттық потенциалының кеңістіктік-уақыттық заңдылықтары;

- Қазақстандағы жауын-шашын мен ауа температурасының таралуы және атмосфераның жалпы циркуляциясы;

- Қазақстандағы жауын-шашын режимінің климаттық ерекшеліктері;

- Қазақстанның әр түрлі аудандарында тұман, найзағай, бұршақтың пайда болу ерекшеліктерін зерттеу;

- Қазақстандағы жел мен күн энергиясын қолдану мүмкіндіктері;

- Климаттың жаһандық жылынуы жағдайында Қазақстанның агроклиматтық ресурстарының өзгерушілігі;

- Қазақстан қалалары климатын рекреационды бағалау.