实验室瞄准当前国际关注的城市水资源与水环境领域发展趋势，凝炼领域内重大科学问题。经过多年建设和发展，形成了特色鲜明、学科交叉渗透的四个研究方向：城市水生态安全、城市水质量保障、城市水健康循环、城市水智慧管控。实验室成员获得基金委创新研究群体项目、973项目、863项目、科技部重点水利专项、国家科技支撑计划、国家重点研发计划项目、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然基金面上及青年等1600多项基金支持，并承接了多项企业横向科研项目和国际合作项目。

重点实验室自2007年成立以来，大力加强对外开放与合作，建立了自主课题、开放课题的运行机制。自主课题共立项342项，总经费5000余万元，取得了显著成果，获得了多项奖励，对推进实验室科学研究、自主创新取得了突出成效。开放课题共立项开放课题518项，总经费3300余万元，已有70余所海外大学和研究机构、70所国内大学和研究机构受到实验室开放课题资助，有效提高了实验室的竞争力和影响力。