設置目的である「生態系における生物種の遺伝的基礎の解明」を達成するため、遺伝生態研究センターの各研究部門では、それぞれ異なる独自の研究方法と方針からアプローチを行っているが、各研究部門間で統一的な理解を指向しながら密接な研究協力が出来るよう、また新しい萌芽的な研究や学際的な研究の台頭が可能になるよう努力している。
各研究部門の研究内容は次の通りである。
環境要因の変化による植物や微生物の生殖や形態形成の制御機構を解明する。
目的指向型遺伝子改変生物の開発とそれら生物の生態系における遺伝子の情報発現の機構を解明する。
環境の変動に対する植物や微生物の適応戦略における遺伝子の変異の機構を解明する。
臨界環境における植物や微生物の生活,生態系の動態と植物の臨界環境抵抗性の機構を解明する
地圏環境における微生物群集の動態と植物ー微生物間相互作用を解明する。
環境変動に伴う微生物や植物の遺伝情報の動態・適応・進化に関する研究。