第一，探索全球范围内环境演化的规律。环境总是不断地演化，环境变异也随时随地发生。在人类改造自然的过程中，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，就必须了解环境变化的过程，包括环境的基本特性、环境结构的形式与演化机理等。
第二，揭示人类活动同自然生态之间的关系。环境为人类提供生存条件，其中包括提供发展经济的物质资源。人类通过生产与消费活动，不断影响环境的质量。人类生产与消费系统中物质与能量的迁移、转化过程是异常复杂的。但必须使物质与能量的输入同输出之间维持相对平衡。这个平衡包括两项内容：一是排入环境的废弃物不能超过环境自净能力，以免造成环境污染，损害环境质量；二是从环境中获取可更新资源不能超过它的再生增殖能力，以保障永续利用；从环境中获取不可更新资源要做到合理开发与利用。因此，社会经济发展规划中必须列入环境保护的内容，关系到社会经济发展的决策必须考虑生态学的要求，以求得人类与环境的协调发展。
第三，探索环境变化对人类生存的影响。环境变化是由物理的、化学的、生物的与社会的因素以及它们的相互作用所引起的。因此，必须研究污染物在环境中的物理、化学的变化过程，在生态系统中迁移转化的机理，以及进入人体后发生的各种作用，包括致畸作用、致突变作用与致癌作用。同时，必须研究环境退化同物质循环之间的关系。这些研究可为保护人类生存环境、制定各项环境标准、控制污染物的排放量提供依据。
第四，研究区域环境污染综合防治的技术措施与管理措施。工业发达国家防治污染经历了几个阶段：20世纪50年代主要是治理污染源；60年代转向区域性污染的综合治理；70年代侧重预防，强调区域规划与合理布局。引起环境问题的因素很多，实践证明需要综合运用多种工程技术措施与管理手段，从区域环境的整体出发，调节并控制人类与环境之间的相互关系，利用系统分析与系统工程的方法寻找解决环境问题的最优方案。
二、环境科学的分支
在现阶段，环境科学主要是运用自然科学与社会科学的相关学科的理论、技术与方法来研究环境问题，形成和相关学科相互渗透、交叉的许多分支学科。属于自然科学方面的有环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学、环境工程学；属于社会科学方面的有环境管理学、环境经济学、环境法学等。
环境地学是指以人-地系统为对象，研究它的发生与发展，组成与结构，调节与控制，改造与利用。主要研究内容有：地理环境与地质环境等的组成、结构、性质与演化，环境质量调查、评价与预测，以及环境质量变化对人类的影响等。环境地学的学科体系尚未完全定型，现今较成熟的分支学科有环境地质学、环境地球化学、环境海洋学、环境土壤学、污染气象学等。
环境生物学主要研究生物和受人类干预的环境之间的相互作用的机理与规律。它有两个研究领域，一个是针对环境污染问题的污染生态学；一个是针对环境破坏问题的自然保护。环境生物学以研究生态系统为核心，向两个方向发展，从宏观上研究环境中污染物在生态系统中的迁移、转化、富集与归宿，以及对生态系统结构与功能的影响；从微观上研究污染物对生物的毒理作用与遗传变异影响的机理与规律。
环境化学主要是鉴定与测量化学污染物在环境中的含量，研究它们的存在形态与迁移、转化规律，探讨污染物的回收利用与分解成为无害的简单化合物的机理。它有两个分支，即环境污染化学与环境分析化学。
环境物理学主要研究物理环境与人类之间的相互作用。主要研究声、光、热、电磁场与射线对人类的影响，以及消除其不良影响的技术途径与措施。声、光、热、电、射线，为人类生存与发展所必需。但是，它们在环境中的量过高或过低，就会造成污染与危害。因此，环境物理学研究的目的是要为人类创造一个适宜的物理环境。根据研究对象的不同，分为环境声学、环境光学、环境热学、环境电磁学、环境空气动力学等分支学科。其中环境声学有较长的研究历史与较多的研究成果。
环境医学主要研究环境和人群健康的关系，特别是研究环境污染对人群健康的有害影响及其预防措施，包括探索污染物在人体内的动态与作用机理，查明环境致病因素与致病条件，阐明污染物对健康损害的早期反应与潜在的远期效应，以便为制定环境卫生标准与预防措施提供科学依据。环境医学的研究领域有环境流行病学、环境毒理学、环境医学监测等。
环境工程学是指运用工程技术的原理与方法，防治环境污染，合理利用自然资源，保护与改善环境质量。主要研究内容有大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理与利用、噪声控制等，并研究环境污染综合防治，以及运用系统分析与系统工程的方法，从区域环境的整体上寻求解决环境问题的最佳方案。此外，环境工程学还研究控制污染的技术经济问题，开展技术发展的环境影响评价工作。
环境管理学主要研究采用行政的、法律的、经济的、教育的与科学技术的各种手段调整社会经济发展同环境保护之间的关系，处理国民经济各部门、各社会集团与个人相关环境问题的相互关系，通过全面规划与合理利用自然资源，达到保护环境与促进经济发展的目的。
环境经济学主要研究经济发展与环境保护之间的相互关系，探索合理调节人类经济活动与环境之间的物质交换的基本规律，其目的是使经济活动能取得最佳的经济效益与环境效益。
环境法学是研究关于保护自然资源与防治环境污染的立法体系、法律制度与法律措施，目的在于调整因保护环境而产生的社会关系的一门学科。
环境是一个有机的整体，环境污染又是极其复杂的、涉及面相当广泛的问题。因此，在环境科学发展过程中，环境科学的各个分支学科虽然各有特点，但又互相渗透，互相依存，它们是环境科学这个整体的不可分割的构成部分。
三、环境科学的发展
在20世纪70年代，人们在控制环境污染方面取得了一定成果，某些地区的环境质量也有所改善。这证明环境问题是可以解决的，环境污染的危害是可以防治的。
随着人类在控制环境污染方面所取得的进展，环境科学这一新兴学科也日趋成熟，并形成自己的基础理论与研究方法。它将从分门别类研究环境与环境问题，逐步发展到从整体上进行综合研究。
例如关于生态平衡的问题，如果单从生态系统的自然演变过程来研究，是不能充分阐明它的演变规律的。只有把生态系统与人类经济社会系统作为一个整体来研究，才能彻底揭示生态平衡问题的本质，阐明它从平衡到不平衡，又从不平衡到新的平衡的发展规律。
人类要掌握并运用这一发展规律，有目的地控制生态系统的演变过程，使生态系统的发展越来越适宜于人类的生存与发展。
通过这种研究，逐渐形成生态系统与经济社会系统的相互关系的理论。环境科学的方法论也在发展。例如在环境质量评价中，逐步建立起一个将环境的历史研究同现状研究结合起来，将微观研究同宏观研究结合起来，将静态研究同动态研究结合起来的研究方法，并且运用数学统计理论、数学模式与规范的评价程序，形成一套基本上可以全面、准确地评定环境质量的评价方法。
环境科学现有的各分支学科，正处于蓬勃发展时期。这些分支学科在深入探讨环境科学的基础理论与解决环境问题的途径与方法的过程中，还将出现更多的新的分支学科。
例如环境生物学在研究污染对微生物生命活动与种群结构的影响，以及由于微生物种群的变化而引起的环境变化方面，将导致环境微生物学的出现。这种发展情况将使环境科学成为一个枝繁叶茂的庞大学科体系，以应对化学所面临的种种新挑战。
