Nghiên cứu là một thế mạnh của Khoa. Các nhóm nghiên cứu đang triển khai nhiều hướng nghiên cứu chuyên sâu, hợp tác với các tổ chức khoa học trong và ngoài nước. Nhóm nghiên cứu lĩnh vực môi trường tập trung vào phân tích, quan trắc và đánh giá các chất ô nhiễm nguy hại trong đất, nước và không khí, đồng thời nghiên cứu độc tính và tác động của chúng đối với hệ sinh thái. Nhóm đã hợp tác với Viện Nghiên cứu Phát triển IRD – Pháp thông qua các dự án LOTUS, SOOT-SEA, PLUME, cùng dự án 3SIP2C với Vương quốc Anh, và nhận được tài trợ từ NAFOSTED, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên nhiều tạp chí khoa học quốc tế uy tín như Marine Pollution Bulletin, Science of the Total Environment, Atmospheric Pollution Research, cùng các tạp chí học thuật liên quan khác.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu Hóa học trong chuyển hóa và tích trữ năng lượng (CECS) do PGS.TS. Trần Đình Phong dẫn dắt là một trong những nhóm mạnh được NAFOSTED tài trợ, đồng thời nhận được sự hỗ trợ từ Viện Hàn lâm KHCNVN, Quỹ VINIF, Quỹ Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ và Đại sứ quán Pháp tại Hà Nội. Kết quả nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên các tạp chí hàng đầu trong lĩnh vực Hóa học và Khoa học vật liệu như Nature Materials, Journal of the American Chemical Society, Chemical Communications,…
Hiện nay Khoa đang triển khai các hợp tác đào tạo và nghiên cứu với nhiều đối tác trong nước và quốc tế như: Khoa Vật lý – Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm KHCNVN, Trung tâm INOMAR – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Đại học UPEC, Đại học Aix Marseilles, Đại học Reims, LCC – Toulouse, Đại học Konkuk, …
Phương châm của cán bộ, giảng viên, và sinh viên của khoa: Hạnh phúc trong học tập và nghiên cứu để chinh phục các mục tiêu lớn.
