Die Forschung an der Fakultät Umwelt und Naturwissenschaften ist zum einen mittelfristig auf die Umweltsystemanalyse zur Aufklärung der Interdependenzen abiotischer und biotischer Systeme in räumlicher und zeitlicher Abhängigkeit gerichtet. Dabei finden insbesondere auch sozioökonomische Faktoren Berücksichtigung. Hieraus resultierend erfolgt die Ableitung von Handlungsstrategien für deren nachhaltige Nutzung. Im Fokus steht zudem die Sicherung der Verfügbarkeit von Wasser in entsprechend notwendiger Quantität und Qualität. Die Entwicklung ernergie- und stoffeffizienter Prozesse und Verfahren spielt insbesondere in der Umwelttechnik und in der Sekundärrohstoffgewinnung eine wichtige Rolle.
Bei der Untersuchung neuer Materialien zur Energiewandlung und -speicherung und der Entwicklung effizienter Prozesse zur Materialsynthese wird durch den Einsatz von Methoden zur Modellierung und Simulation von Prozessen gleichermaßen die Umsetzung einer energie- und ressourcenschonenden Forschungstätigkeit realisiert.
Zum anderen werden Fragestellungen aus verschieden biotechnologischen und medizinischen Bereichen bearbeitet, z. B. Phototrophe Biotechnologie, Technische Mikrobiologie, Enzymtechnologie, Zellbiologie, Immunologie, medizinische Mikrobiologie, Nanobiotechnologie, Diagnostik und Tissue Engineering.
Mit dieser Ausrichtung leistet die Fakultät einen wichtigen Beitrag im Rahmen der BTU-Forschungsfelder "Energy efficiency and sustainability" und "Biotechnology, Environment and Health".