中国科学院南京地理与湖泊研究所专注于多个学科方向的研究，其中包括湖泊水文与水资源。他们探索湖泊水量、水热、水动力等物理要素的变化规律，研究湖泊萎缩和咸化过程，以及湖泊水量平衡对全球气候变化的响应。他们还关注湖泊地下水分的运移和水汽相互作用，确定湖泊生态水位，以及湖泊水资源的合理利用。
在湖泊环境与生态方面，研究所研究营养元素和污染物质在湖泊中的生物地球化学循环，探讨富营养化水华和复合污染的形成机制，评估污染的生态与健康风险，并研究湖泊环境毒理、水环境工程以及生物多样性与生态修复技术。同时，他们也运用遥感监测来研究湖泊生态系统的结构与功能对环境变化的响应。
对于湖泊沉积与环境演化，他们研究湖泊的演变过程和机制，关注人与自然交互作用下的沉积响应，通过定量重建湖泊环境指标，揭示湖泊环境演化的地域分异规律和驱动机制，并进行环境变化趋势的预测。
在湖泊流域过程与调控领域，研究所研究湖泊与流域系统之间的物质传输过程和环境效应，深入分析城市化和土地利用变化对水环境和水灾的影响及调控策略。同时，他们也探讨生态系统健康评估与综合管理的理论与方法。
最后，流域资源环境与区域发展研究聚焦于城市与城乡发展的一体化，探讨区域发展与空间协调，以及资源承载能力和生态容量的评估。他们利用遥感监测技术监测土地利用变化和景观生态格局，通过数字流域和区域综合集成模拟，推动可持续发展的监测与评估。
中国科学院南京地理与湖泊研究所的前身系1940年8月在重庆北碚成立的中国地理研究所，是全国唯一以湖泊-流域系统为主要研究对象的综合研究机构。中国科学院院士黄秉维、任美锷、周立三曾先后担任过所长。现有在职职工171人，其中有中科院院士1人、研究员29人、副研究员和高级工程师72人。在站博士后近20人，在学研究生规模超过150人。