Badania naukowe i prace badawczo-rozwojowe w dziedzinie nauk chemicznych i biologicznych, ze szczególnym uwzględnieniem problemów z dziedziny inżynierii chemicznej, w zakresie:
- syntezy i technologii nieorganicznej
- gazów syntezowych, wodoru, amoniaku, kwasu azotowego i związków azotowych, kwasu fosforowego i związków fosforowych, nawozów mineralnych, mineralnych środków paszowych
- syntezy i technologii organicznej
- pochodnych mocznika i metanolu, biodegradowalnych tworzyw na bazie surowców roślinnych, pianek poliuretanowych na bazie melaminy
- biotechnologii
- ekstrakcji produktów roślinnych za pomocą CO2 w warunkach nadkrytycznych
- katalizy stosowanej i katalizatorów, sorbentów
- ochrony środowiska
ŁUKASIEWICZ – INS prowadzi swoją działalność przy wykorzystaniu specjalistycznej, wysoko wykwalifikowanej kadry wyposażonej w nowoczesną infrastrukturę badawczą, przy zachowaniu sprawdzonych, wysokich standardów co do metod i procedur badawczych, w ścisłej współpracy z przemysłem. Atutem ŁUKASIEWICZA – INS jest umiejętność prowadzenia badań bezpośrednio na instalacjach przemysłowych. Instytut współpracuje ze wszystkimi zakładami nawozowymi w Polsce oraz z wieloma zagranicznymi. O pomyślnych wynikach tej współpracy świadczy m. in. sprzedaż licencji do Rosji, Niemiec, Bułgarii, Czech, Chorwacji, na Ukrainę, Białoruś i Węgry. Jeszcze szersze grono odbiorców mają katalizatory – 18 krajów, w tym Kolumbię, Chile i USA.