遥感所的学科方向是遥感基础研究、遥感应用研究、遥感应用工程技术研究。
遥感所的研究领域包括多角度遥感、高光谱遥感、微波遥感、全球变化遥感、虚拟地理环境遥感、极地遥感；国土资源遥感、生态环境与资源遥感监测、农业估产遥感、灾害遥感、固体地球与海洋遥感；遥感信息获取、地理信息系统与遥感、空间定位导航与遥感。 根据知识创新工程的实践和遥感信息科学事业发展的需要，形成了以遥感科学国家重点实验室、国家航天局航天遥感论证中心、遥感信息技术部、资源环境遥感应用研究中心、国家遥感应用工程技术研究中心组成的科研机构以及由航空遥感中心、航天数据接收站及网络中心、遥感试验场组成的科技支撑系统。
为了更有利于遥感科研工作的开展，遥感所还与国务院三峡办、国家航天局、军事医学科学院等单位联合建立了数个非法人机构。
