Гидрохимический институт является головным в стране учреждением по проблемам качества поверхностных вод суши (ПВС), на которое возложены научно-методическое руководство сетью наблюдений за загрязнением ПВС в рамках Государственной службы наблюдений за состоянием природной среды (ГСН); функции методического центра по обработке сетевой гидрохимической информации; базовой организации Росгидромета по стандартизации и метрологии в области методов и технических средств получения информации о химическом составе и загрязнении ПВС.
Институт проводит научные исследования, направленные на совершенствование методов и методологии ведения мониторинга состояния поверхностных вод суши, включая: научно-методическое обеспечение системы наблюдений за ПВС по физико-химическим показателям; выявление и оценку естественных и антропогенных факторов и процессов формирования состава ПВС; оценку антропогенного воздействия на состояние ПВС; оценку современного состояния ПВС и тенденции его изменения; прогноз (оперативный, среднесрочный, долгосрочный) изменения состояния ПВС.
В области научных исследований институт занимается разработкой и усовершенствованием научно-методологических основ организации и функционирования системы мониторинга состояния поверхностных вод суши (ПВС); разработкой новых, усовершенствование существующих, метрологическая аттестация и внедрение методик анализа воды и донных отложений; изучением процессов формирования химического состава ПВС, особенностей накопления, миграции и трансформации приоритетных загрязняющих веществ в различных водных объектах, закономерностей внутриводоемных процессов; изучением особенностей загрязнения важнейших водных объектов страны, включая оз. Байкал, в условиях антропогенного воздействия в т.ч. с применением искусственных трассеров и мезокосмов; оценкой трансграничного переноса загрязняющих веществ и выноса растворенных веществ речным стоком в моря; совершенствованием принципов и методик прогнозирования качества ПВС, разработка прогнозов для отдельных водных объектов и регионов страны; разработкой стандартов и руководящих документов в области мониторинга состояния ПВС; обеспечением научно-методического руководства работой Государственной сети гидрохимических наблюдений.
В области научно-технической деятельности институт занимается разработкой проектов и программ технического переоснащения Государственной службы наблюдений в части качества поверхностных вод суши с целью технического, метрологического и организационного обеспечения всех стадий технологического цикла выполнения измерений - от отбора проб воды до представления данных химического анализа; организацией и проведением контроля качества аналитических определений, выполняемых сетевыми лабораториями, путем инспекций и рассылки контрольных образцов; оценкой выполнения внешнего и внутрилабораторного контроля; развитием технологий ведения режимных справочных банков данных наблюдений за состоянием ПВС по гидрохимическим показателям; выполнением функций специализированного центра обработки гидрохимической информации, включая прием, обработку, ведение банков и архивов информации по мониторингу состояния поверхностных вод суши (текущие и ретроспективные данные наблюдений); обслуживанием потребителей информацией, подготовкой к изданию режимно-справочных материалов по загрязнению ПВС РФ.