（一）探索全球范围内自然环境演化的规律
全球性的环境包括大气圈、水圈、土壤岩石圈、生物圈，它们总是在相互作用、相互影响中不断地演化，环境变异也随时随地的发生。在人改造自然的过程中，为使环境向有利于人类的方向发展，避免向不利于人类的方向发展，就必须了解和掌握环境的变化过程。包括环境系统的基本特征、结构和组成，以及演化的机理等。
（二）探索全球范围内人与环境的相互依存关系
主要是探索人与生物圈的相互依存关系。近年来生物圈这个词在国际上已被广泛使用。因为人类是生存在生物圈内的，生物圈的状况如何、是否会发生不良变化，是关系到人类生存与发展的大问题。因此，探索和深入认识人与生物圈的相互关系是十分重要的。
首先是研究生物圈的结构和功能，以及在正常状态下生物圈对人类的保护作用、提供资源能源的作用，作为农作物及野生动植物的生长基地的作用，以及为人类提供生存空间和生存发展所必需的一切物质支持的作用等。其二是探索人类的经济活动和社会行为（生产活动、消费活动）对生物圈的影响，已经产生的和将要产生的影响，好的或坏的影响，以及生物圈结构和特征发生的变化，特别是重大的不良变化及其原因分析。如：大面积的酸雨，“温室效应”全球性气候变暖，臭氧层破坏，以及大面积生态破坏等。其三是研究生物圈发生不良变化后，对人类的生存和发展已经造成和将要造成的不良影响，以及应采取的战略对策。
（三）协调人类的生产、消费活动同生态要求之间的关系
在上述两项探索研究的基础上，需要进一步研究协调人类活动与环境的关系，促进“人类-环境”系统协调稳定的发展。
在生产、消费活动与环境所组成的系统中，尽管物质、能量的迁移转化过程异常复杂，但在物质、能量的输出和输入之间总量是守恒的，最终应保持平衡。生产与消费的增长，意味着取自环境的资源、能源和排向环境的“废物”相应增加。环境资源是丰富的，环境容量是巨大的，但在一定的时空条件下环境承载力是有限的。盲目地发展生产和消费势必导致资源的枯竭和破坏，导致环境的污染和破坏，削弱人类的生存基础，损害环境质量和生活质量。因此，必须把发展经济和保护环境作为两个不可偏废的目标纳入环境与发展的综合决策中。在“人类-环境”系统中人是矛盾的主要方面，必须主动调整人类的经济活动和社会行为（生产、消费活动的规模和方式），选择正确的发展战略，以求得人类与环境的协调发展。环境与发展问题已成为当前世界各国关注的焦点，协调发展、持续发展的理论，从总体上协调人与环境的关系，已成为环境科学研究的重大课题。
（四）探索区域污染综合防治的途径
运用工程技术及管理措施（法律、经济、教育及行政手段），从区域环境的整体上调节控制“人类-环境”系统，利用系统分析及系统工程的方法，寻求解决区域环境问题的最优方案。主要有以下三方面的内容。
一是综合分析自然生态系统的状况、调节能力，以及人类对自然生态系统的改造和所采取的技术措施。在调查原有生态系统的状况及我们需要对之进行改造的目标之后，加以分析比较，即可知道技术的发展及外部能量的输入是否会超出生态系统的调节能力。然后综合考虑尽可能利用生态系统的调节能力和采取相应的人为措施。人为措施又有防治污染破坏的技术措施和环境政策、立法两个方面，也就是技术调控和政策调控两方面。
二是综合考虑各经济部门之间的联系，探索物质、能量在其间的流动过程和规律。寻求合理的结构和布局，寻求对资源的最佳利用方案。例如：采掘工业部门、其他生产加工部门、清除污染工业及相应的消费部门，除了各有其特定的功能外，还有相互依赖的连锁关系。如：电力部门需要采掘工业的煤作原料；又需要化学工业的制品软化锅炉用水；它的电力可供应煤矿和化学工业，粉煤灰又可供给水泥厂做原料；水泥厂不但需要粉煤灰，也需要电力和煤，它所生产的水泥又是各经济部门所需要的建筑材料。这种联络网组成一个各因素之间的直接或间接的相互依赖体系。弄清这种体系的内在联系，有利于协调人类的生产、消费活动与环境保护的关系。
三是以生态理论为指导研究制定区域（或国家）的环境经济规划。我国1973年确定的“32字环境保护方针”中，就提出了“全面规划，合理布局”的要求。1975年联合国欧洲经济委员会在鹿特丹召开的经济规划生态对象讨论会上也提出了这个问题，以后为越来越多的人所重视。1983年12月31日召开的第二次全国环境保护会议，提出了“经济建设、城乡建设与环境建设同步规划、同步实施、同步发展”的战略方针；1992年的联合国“环境与发展大会”以后，1993年我国制定了“中国环境与发展的十大对策”，在第一条“实行持续发展战略”中，重申了“三同步”的战略方针，并要求在制定和实施发展战略时，要编制环境保护规划。所以，研究制定区域（或国家）环境规划的理论和方法，已成为环境科学的重要基本任务。