农业部能源微生物与利用重点开放实验室专注于前沿科技和解决我国农业可持续发展与新农村建设中的关键问题。实验室的主要研究方向集中在能源微生物基础理论及其应用技术的开发，以厌氧微生物学科为核心，致力于沼气发酵微生物、厌氧纤维素降解产乙醇微生物和发酵产氢微生物等领域的深入研究，同时重视资源的收集、整理和保藏，以及高效能源微生物的构建与应用。
实验室的主要研究内容包括：
能源微生物菌种与基因资源的收集、整理与数据库建设：针对我国丰富的生物多样性，研究如何有效保藏和管理能源微生物资源，避免资源流失。内容包括资源调查、编目、数据库建设，以及对资源潜力的分析和微生物系统的发育研究。
高效能源微生物菌种和基因资源的开发与利用：聚焦微生物发酵技术，特别是沼气发酵、乙醇发酵和生物制氢，通过现代分子生物学手段研究微生物生态，优化发酵过程和菌种选择，提高能源产品得率。
沼气发酵新工艺、新装置和新材料的研究：探索低温沼气发酵技术，新型沼气促进剂及菌剂的开发，以及利用基因工程构建高效产乙醇和产氢的微生物菌株，同时关注生物质能资源的综合转化和装备技术。