高原大气与环境四川省重点实验室主要围绕青藏高原及周边地区，开展大气科学及相关领域的研究，下设四个研究方向，分别为：

（1）高原大气动力学研究：主要开展青藏高原动力学研究，包括高原及西南低值系统产生和演变过程研究、不同尺度相互作用下的强天气动力过程研究和复杂地形区域的雷暴及雹暴产生机理等。

（2）气候变化与生态环境研究：主要开展高原气候变化及其对亚洲季风、天气气候和生态环境的影响研究，包括短期气候预测理论基础，应对气候变化和生态环境演变策略等。

（3）气象灾害与防灾减灾研究：主要开展气象灾害的监测、预测和预警理论与方法研究，包括气象灾害的发生和发展机理、短期气象预报和防灾减灾服务等。

（4）青藏高原陆-气相互作用研究：主要开展青藏高原及周边地区陆-气相互作用和大气边界层的野外试验、分析和模拟研究，包括发展参数化方案、卫星遥感及数据同化研究。

重点实验室立足高原及其周边地区，辐射全国乃至东亚，满足气候变化、气象灾害科学研究和防灾减灾国家和地方需求，已形成“高原大气动力学”、“气候变化与生态环境”、“气象灾害与防灾减灾”和“青藏高原陆-气相互作用”四大特色研究方向，并围绕四大科研方向，建成具有研究人员年龄结构、知识结构和专业技术职务结构合理且具有较高学术水平的科研创新团队。