幌延地圏環境研究所では、長期的な視野で科学的成果を得ることを目標とした地下の研究を３つのグループが協力して行います。
　第１の堆積岩特性研究グループでは、幌延深地層研究センターの地下に広がる地層が空隙の非常に多い珪質岩からできており、空隙を流体が満たしていることに着目し、流体の存在を考慮した岩石の力学的な性質や、岩石の変形と流体の流れの相互作用などを研究します。第２の地下微生物環境研究グループでは、珪質岩の空隙に生息している微生物について、多様性とともに微生物の持つ機能を調べます。第３の地下水環境研究グループでは、幌延深地層研究センター周辺の地下水の流出域にあたる沿岸域の四紀層中の地下水について調べます。また、地下水の地球化学的な特徴を明らかにする研究を進めます。