Междисциплинарные научные задачи Института связаны с беспрецедентно сложным объектом исследований – с природно-климатическими системами, непрерывно изменяющимися в существенно различных временных масштабах по параметрам состояния и процессам взаимодействия под одновременным воздействием земных и внеземных факторов, включая антропогенные воздействия. Для решения поставленных задач коллектив института имеет значительный научный потенциал: 2 член-корреспондента РАН, 14 докторов наук и 60 кандидатов наук по физико-математическим, биологическим, техническим и географическим наукам. Общее число работников ИМКЭС - 270, из них 102 - научные сотрудники; число аспирантов по 8 специальностям - 25. Более половины научных сотрудников – не старше 45 лет. В институте, наряду со структурными научными подразделениями, имеется Международный исследовательский центр СО РАН «Сибирский центр климато-экологических исследований и образования» для организации целенаправленного и постоянного международного сотрудничества, научно образовательные центры и филиалы кафедр томских университетов для осуществления молодежной кадровой политики и проведения совместных исследований.
Успешному выполнению научных исследований способствует деятельность климато-экологической обсерватории, а также полевые стационары, продолжается разработка полевых научных приборов для мониторинга природно-климатических изменений; формируется современный приборно-аналитический центр.
На стационаре «Васюганье» проводятся климатоэкологические наблюдения за состоянием окружающей среды в естественно-природных условиях в регионе, занятом большой болотной системой.
Последние семь лет институт осуществляет координацию крупной междисциплинарной интеграционной программы по комплексному исследованию Большого Васюганского болота, занимающего значительную часть Томской, а также Новосибирской и Омской областей, и имеющего не только планетарное климатообразующее значение, но и существенное значение для дальнейшего экономического развития Сибири и России в целом.
На стационаре «Киреевск» проводится мониторинг климато-экологических и геофизических наблюдений за состоянием окружающей среды в естественно-природных условиях, активно разрабатываются принципиально новые технологии мониторинга состояния окружающей среды и создание сети мониторинга для контроля и прогноза сейсмо - и оползнеопасных природных явлений и возможных техногенных катастроф в различных районах России.
В институте предложен оригинальный метод оперативного обнаружения литосферных аномалий, пространственных геологических структур и зон с перспективами месторождений углеводородного сырья, впервые апробированный на территории Томской области.
На стационаре «Кедр» создан не имеющий мировых аналогов архив клонов кедра сибирского. Этот стационар является базой для работ в области лесовосстановления, плантационного выращивания, морфологии, физиологии, генетики и селекции лесных древесных растений Сибири.
Основные научные достижения ИМКЭС СО РАН связаны с выявлением закономерностей наблюдаемых природно-климатических изменений под воздействием гелиосферных, геосферных, биосферных и техногенных факторов в Сибири. Наряду с выполнением программы фундаментальных исследований, разрабатываемых в рамках «Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ» и «Критических технологий Российской Федерации», коллектив ИМКЭС СО РАН активно участвует в реализации программ социально-экономического развития различного уровня. В настоящее время в институте разрабатывается программа по разработке и созданию Сибирской сети сертифицированных станций инструментального мониторинга климато-экологического состояния окружающей среды. Базовый сегмент этой сети должен быть размещен на производственных площадях ИМКЭС СО РАН, а подготовка необходимых специалистов для всего региона будет осуществляться совместно с томскими университетами.
Институт активно развивает международное сотрудничество по разным направлениям своей деятельности: исследование климатических и экосистемных изменений; разработка новых методов, приборов и информационно-измерительных комплексов для мониторинга природно-климатических изменений под воздействием естественных и антропогенных факторов; создание нелинейных кристаллов и преобразователей частоты лазерного излучения; исследование, резервация и использование генофонда лесных древесных растений.