Cán bộ khoa học của Khoa Môi trường đã và đang tham gia tích cực vào hoạt động nghiên cứu khoa học và phục vụ thực tiễn trong hầu hết các chương trình, dự án nghiên cứu lớn về tài nguyên môi trường của đất nước, như: xây dựng luật và chính sách môi trường quốc gia, đánh giá tác động môi trường các công trình trọng điểm về kinh tế xã hội (đường Hồ Chí Minh, dự án thuỷ điện Sơn La, nhiệt điện Phả Lại, v.v..), các chương trình nghiên môi trường nhà nước (cán bộ trong khoa đã tham gia các đề tài cấp Nhà nước KH 07-04, KC 08-02, KC 08-04 và chủ trì đề tài KC 08-06), các đề tài nghiên cứu về môi trường của các bộ ngành (ngành Than, ngành Điện, ngành Thuỷ Sản, ngành Nông nghiệp, v.v.), các đề tài nghiên cứu của các địa phương (Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Hoà Bình, Vĩnh Phúc và nhiều nơi khác). Kinh phí của các đề tài nghiên cứu khoa học của Khoa liên tục tăng.
Tính đến tháng 12 năm 2009, tập thể cán bộ khoa học của Khoa Môi trường đã công bố khoảng 1.700 công trình khoa học, bao gồm hàng trăm bài báo, báo cáo khoa học, báo cáo tổng kết đề tài, v.v, trong đó có trên 40 bài được in trong các tạp chí và hội nghị quốc tế. Cán bộ khoa học của Khoa đã chủ trì thực hiện 7 đề tài hợp tác quốc tế (Vương Quốc Bỉ, Úc, AIT, Nhật Bản); đã hoàn thành 2 đề tài hợp tác quốc tế với AIT và Úc, tham gia trao đổi giảng dạy và nghiên cứu khoa học với Hàn Quốc, Thụy Điển, Úc; hoàn thành 3 đề tài nghiên cứu cấp nhà nước, nhiều đề tài nghiên cứu cấp Bộ, cấp Đại học Quốc gia và cấp tỉnh, thành phố. Nhiều công trình có giá trị ứng dụng trong số đó đã góp phần đáng kể vào công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững đất nước. Nhiều cán bộ trong Khoa tham gia tích cực vào các hoạt động xã hội trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, trong đó có 1 cán bộ là Phó chủ tịch Hội Kinh tế môi trường Việt Nam, 4 cán bộ là Ủy viên Ban chấp hành Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam. Các hoạt động nghiên cứu khoa học trên cũng đóng góp một phần đáng kể vào việc nâng cao chất lượng đào tạo cử nhân, thạc sĩ và tiến sĩ của Khoa, cũng như cải thiện đời sống cán bộ viên chức trong Khoa.
Để tăng cường công tác triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất, năm 2003, Khoa đã đề nghị Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội thành lập Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hoá môi trường, Phòng thí nghiệm Phân tích Môi trường. Các bộ phận này và nhiều phòng thí nghiệm chuyên đề khác của Khoa Môi trường đã được đầu tư bổ sung các trang thiết bị hiện đại.
Sinh viên Khoa Môi trường tích cực tham gia công tác nghiên cứu khoa học và có nhiều báo cáo khoa học trong hội nghị khoa học sinh viên các cấp. Hàng năm, nhiều đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên đạt được giải cao: giải nghiên cứu khoa học Bộ Giáo dục và Đào tạo (1 giải nhất, 3 giải 2 và 2 giải 3), giải Đại học Quốc gia Hà Nôi, giải “Phát minh Xanh của Công ty Sony” (1 giải nhất, 5 giải 2, 3 giải 3 và nhiều giải khuyến khích khác), giải “Đại sứ đất ngập nước” của Liên hợp quốc (giải 3), v.v… Các kết quả này đã góp phần không nhỏ vào việc động viên phong trào học tập và nghiên cứu khoa học của sinh viên Khoa Môi trường.
Đề tài luận văn luận án của học viên cao học và nghiên cứu sinh thường được gắn với các đề tài nghiên cứu khoa học của các ngành và doanh nghiệp có ý nghĩa thiết thực cho thực tiễn đất nước.