La recherche développée par le LBBM se situe à l'interface entre differents domaines de recherche comme la microbiologie l'écologie et la chimie entre autres. Les objectifs majeurs sont de 1) de comprendre les interactions entre les microorganismes et autres (micro)organismes ainsi que leur environnement physico-chimique, particulièrement dans les symbioses et les biofilms 2) de comprendre le devenir et les effets des contaminants chimiques et biologiques dans les milieux aquatiques par le développement de systèmes de détection sensibles et précis et l'étude du devenir, des impacts écologiques et de la dégradation microbienne de ces contaminants.

La recherche du LBBM est organisée en trois thématiques principales : Thématique 1 Biodiversité microbienne et chimiodiversité ; Thématique 2 Contaminants chimiques : Détection, impact et biodégradation ; Thématique 3 Écologie des pathogènes.