В качестве приоритетных научных направлений Института на 2006-2016 годы приняты такие, в которых украинские ученые занимают лидирующие позиции на мировой научной арене и которые имеют потенциал существенного воздействия на широкий круг наук о Земле и решения актуальных практических проблем карстовых территорий:

• Гипогенный карсто/спелеогенез: Теоретические основы, региональные исследования, специальные и прикладные аспекты (гидрогеология, формирование и прогноз карстовых нефтегазовых и рудных месторождений; провальная опасность);
• Теория и методы реконструкции природных условий прошлого по комплексным исследованиям карста, изотопно-геохимическому изучению и датировке отложений пещер; построение новой региональной шкалы хронологии событий плейстоцена для юго-восточной Европы и Черноморского региона;
• Интегрирование теоретических основ гидрогеологии и геоморфологии карста, разработка теории эволюции карста;
• Роль, строение и функционирование эпикарстовой зоны карстовых массивов;
• Разработка научных основ природопользования, природоохранных мер и оценки антропогенных воздействий на окружающую среду для карстовых районов и пещер с учетом их специфических свойств; научное сопровождение проектов использования пещер;
• Оценка уязвимости и трассирование карстовых вод;
• Учет и документация пещерных ресурсов Украины (организационно-методическое обеспечение и ведение Кадастра);
• Изучение механизмов провалообразования, совершенствование научных подходов и методов оценки провальной опасности на закарстованных территориях;
• Палеонтология пещерных местонахождений Украины;
• Изучение влияния карстовой среды на условия жизни и деятельности населения закарстованных территорий (хозяйственные, медико-географические, социально-экономические, культурно-этнические и др. аспекты).