- разработка методов контроля чистых и особочистых веществ;
- теоретическое и экспериментальное исследование термохимических процессов в источниках атомизации, ионизации и возбуждения спектров;
- метрологическое обеспечение производства материалов современной техники и разработка технологий синтеза стандартных образцов состава;
- исследование состава и структуры веществ методами молекулярной спектроскопии.

В 1993 г. по предложению предприятий Минатома на базе лабораторий кафедры и в кооперации с кафедрами радиохимии и молекулярной физики создана Российская арбитражная лаборатория испытания материалов ядерной энергетики, аккредитованная Госстандартом РФ в качестве независимого испытательного аналитического центра. С 1997 г. сотрудники кафедры принимают активное и самое непосредственное участие в издании журнала «Аналитика и контроль». Кафедра является организатором регулярных Уральских конференций по спектроскопии (с международным участием).