ห้องปฏิบัติการวิจัยพิษวิทยาสิ่งแวดล้อม สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ จึงมุ่งเน้นการวิจัยทางด้านมลพิษในสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพ การวิจัยดำเนินการด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่ครอบคลุมตั้งแต่การวัดการรับสัมผัสสารเคมีในสิ่งแวดล้อม การประเมินการรับสัมผัสเข้าสู่ร่างกายและผลกระทบทางชีวภาพระยะแรกที่สามารถเชื่อมโยงกับการพัฒนาการของโรค สารมลพิษที่ทำการศึกษาได้แก่ สารก่อมะเร็งที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมและอาหาร เช่นสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย ยาฆ่าแมลง โลหะอันตราย และสารพิษอื่นๆที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของประชากร โดยเฉพาะประชากรกลุ่มเสี่ยง เช่นเด็ก หญิงมีครรภ์ และทารก ที่อาจได้รับสัมผัสสารเคมีตั้งแต่ในครรภ์ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวโมเลกุลในระยะเริ่มต้นที่อาจเป็นสาเหตุให้เกิดโรคได้ในภายหลัง ผลการศึกษาที่สามารถนำไปสู่การระบุได้ถึงแหล่งที่มาของการรับสัมผัสและกลไกการเกิดโรค ทั้งหมดนี้จะนำไปสู่มาตรการในการป้องกันและเฝ้าระวังการเกิดโรคเพื่อประโยชน์สูงสุดในการพัฒนาคุณภาพชีวิต