1、流域水污染防治。主要开展流域水环境演变机理及效应、河湖生态过程与响应机制研究，污染源解析与总量控制技术、水环境监测评估技术与方法、水环境保护与治理技术、水源地污染物识别和风险管控技术等研发；

2、流域水生态保护与修复。主要开展流域生态保护规划、生态流量保障与水生态调控、水体富营养化控制、流域健康生态系统构建与评估、流域面源污染负荷核算及控制、水环境生态修复技术标准规范与工程应用等方面的研究；

3、流域水环境风险管理。主要开展流域水环境生态模拟与调控、水污染事件预警预报、跨界水污染物风险监控、流域水环境大数据决策支持平台等综合管理技术支撑。

流域中心承担了多项国家“十一五”、“十二五”、“十三五”水污染控制科技重大专项、国家自然科学基金以及生态环境部、江苏省、宁夏自治区等一大批环保科研项目，在流域水污染防治、流域水生态保护与修复、流域水环境风险综合管理等流域形成了扎实的理论基础、有效的技术手段和管理措施，为长江生态环境保护与修复、黄河生态环境保护与高质量发展，打赢污染防治攻坚战发挥了积极作用。