本站研究方向和研究内容主要有以下几个方面：

I  寒区水文过程及其水资源效应
寒区水文过程观测、机理研究与模型集成相结合，升尺度技术。典型寒区下垫面（高山寒漠、高寒草甸、森林、灌丛、草原；多年冻土、季节性冻土）一维水热传输过程机理；冰冻圈水文过程机理；典型寒区下垫面水文功能；小流域尺度水文过程集成；山区流域尺度水－土－气－生综合模型集成；水文－大气耦合模式及未来流域产流量预估。
学科带头人：陈仁升

II  寒区水文与生态相互作用及其对全球变化的响应机理
以寒区水文学和寒区生态学为基础，开拓我国寒区生态水文学。全球变化背景下的水循环－冻土－生态相互作用关系；高寒生态系统（草原、草甸、灌丛、森林、沼泽、寒漠）生态－水文功能；寒区冷生植被演替、碳循环、种群分布、生物多样性及景观格局；寒区水文－生态相互作用过程对全球变化响应机制集成。
学科带头人：宋耀选

III  变化环境下冰冻圈变化、生态与经济作用机理及适应对策
主要关注气候变化背景下寒区冰川、积雪和冻土变化所造成的生态系统变化，以及由此引起的区域经济可持续发展，诸如经济结构调整、产业方式变更以及虚拟牧场战略等的试验与示范理论和技术。
学科带头人：（暂缺）

祁连站重点研究方向