主要从事生态系统服务功能、生态系统评价与保护、城市生态、生物多样性等方面的研究。率先开展生态系统服务功能的研究，建立了生态系统服务功能及其空间格局评估方法，提出了生态系统生产总值（GEP）核算理论和方法，系统研究了北京、深圳等城市生态系统结构、格局、过程特征与演变规律。主持完成全国生态系统评估、全国生态功能区划、重点生态功能区规划、国家“生态文明建设战略研究”、国家公园空间布局规划、脆弱区退化生态系统恢复重建技术与示范、大熊猫保护工程规划、汶川地震生态影响评估与恢复重建生态适宜评价、丽水市生态产品价值实现机制试点方案、深圳生态产品价值（GEP）核算制度研究等。