L'activité scientifique du LEM s'inscrit dans deux grandes problématiques globales : la protection et la réhabilitation de l'environnement, et la valorisation des ressources minérales.
Le principal objet d'étude est la matière solide à l'état finement divisé, telle qu'elle est transportée, accumulée dans les couches superficielles de la planète (sédiments, sols, eaux, atmosphère), et mise en œuvre dans l'industrie minérale (minerais, minéraux industriels ...). Dans ces systèmes microdivisés, les processus aux interfaces solide-milieu gouvernent les processus physiques ayant lieu dans les milieux naturels comme l'échange, l'adsorption, l'agrégation, le transport, la sédimentation. La recherche du LEM est essentiellement dirigée vers la compréhension des mécanismes qui sous-tendent ces processus à différentes échelles. Elle met en œuvre les concepts et méthodes de nombreuses disciplines non seulement des géosciences (minéralogie, cristallochimie, géochimie, métallogénie), mais également de la physique, de la chimie et de la biologie.
Les domaines d'application sont très divers, et comprennent l'écodynamique des polluants, le stockage géologique des déchets, le cycle urbain de l'eau, les procédés de séparation pour la valorisation des ressources minérales et pour le traitement des résidus. Le laboratoire est organisé en 3 équipes.