重点实验室按研究方向设置4个研究团队，依托分析测试中心和野外站开展工作。分析测试中心包括植物逆境生理生化实验室、细胞与组织培养实验室、微生物实验室、生物化学实验室、分子生物学实验室、水化学实验室、液态水水汽同位素分析实验室、土壤化学实验室、激光粒度测量实验室、土壤水力学实验室、溶质运移实验室、原子吸收分光光谱实验室、全自动消解实验室、模拟仿真实验室室、空间分析与建模实验室、数字3D与重建实验室、激光雷达测量实验室、灾害监测评估与应急管理实验室，拥有多相态水汽同位素分析仪、光合作用测量系统、原子吸收分光光度计、OPEC涡度相关分析系统（荒漠、草地、农田）、树木雷达检测系统、流动分析仪、激光粒度仪、土壤水分蒸发渗透仪、插针式植物茎流系统、包裹式茎流系统、叶绿素荧光成像系统、大孔径闪烁仪、高压导水率仪、快速甲烷分析仪、风沙粒子监测系统、多功能酶标仪、倒置荧光显微镜、二氧化碳廓线观测系统、离子色谱仪、液相色谱仪、消解工作站、水分循环检测系统、土壤二氧化碳剖面监测系统、变性梯度凝胶电泳系统、高发射功率大地电导率仪、荧光实时定量PCR仪、热红外成像系统、全自动太阳光度计等，共有10万元以上仪器设备82台(套)，总价值3000余万元，实验室面积4720 m²。