Výzkumné aktivity katedry směřují především do oblasti výzkumu šíření znečišťujících látek v ovzduší z průmyslových zdrojů, z dopravy i z domácích topenišť a zkoumají možnosti jak zlepšit kvalitu ovzduší za co nejmenší náklady. Přitom se využívají matematické modely a speciální monitoring (pomocí stanice na bývalé těžní věži, pomocí bezpilotních letadel a vzducholodi a pomocí biomonitoringu). Dále se výzkum zaměřuje na energetické a materiálové využití odpadů. Výzkum v oblasti ochrany ovzduší se zaměřuje zejména na poznání vztahů mezi zdroji znečišťování ovzduší a jeho kvalitou v oblasti černouhelné pánve Horního Slezska, která ovlivňuje území 3 států a více, než 5 miliónů obyvatel. Pracovníci katedry jsou zapojeni do projektů, jejichž cílem je tvorba strategií a nástrojů pro řízení kvality ovzduší v uvedeném regionu. Využívá se zkušeností z matematického modelování ve velkých územích se statisíci zdroji znečišťování ovzduší a jejich ověření biomonitoringem kvality ovzduší prostřednictvím mechorostů s využitím multiprvkové neutronové aktivační analýzy po ozáření ve světově unikátním pulzním reaktoru IBR 2 ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v ruské Dubně.