современные проблемы астрономии, астрофизики и исследования космического пространства, в том числе происхождение, строение и эволюция Вселенной, природа темной материи и темной энергии, исследование Луны и планет, Солнца и солнечно-земных связей, развитие методов и аппаратуры внеатмосферной астрономии и исследований космоса, координатно-временное обеспечение фундаментальных исследований и практических задач;
современные проблемы физики плазмы, включая физику астрофизической плазмы, физику низкотемпературной плазмы;
изучение вещества, строения и эволюция Земли и других планет методами геохимии и космогеохимии;
разработка методов, технологий, технических и аналитических средств исследований поверхности Земли, гидросферы и атмосферы, геоинформатика;
эволюция окружающей среды и климата под воздействием природных и антропогенных факторов, научные основы рационального природопользования;
общая механика, динамика космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов, механика жидкости, газа и плазмы, неидеальных и многофазных сред.
Направления научной деятельности Института соответствуют Программе фундаментальных исследований государственных академий наук, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. № 233-р.