农田灌溉研究所专注于多个关键领域，其中包括农业水资源的高效利用和优化配置。研究的核心内容涵盖节水灌溉技术及其设备的研发，深入探究作物的需水机理，以及通过水利土壤改良来提升农田生产力。此外，研究所还致力于农村水利经济发展的战略研究，为农业可持续发展提供科学依据。

该所具备先进的科研设施，设有农业水土工程的硕士和博士教育点，包括喷灌试验场，用于实践和测试新技术；喷微灌水力学试验厅，为水力研究提供精确环境；作物需水量试验场，用于模拟和测定作物的实际需水量；地中渗透仪观测场，监测土壤水文特性。这些设施在国内堪称一流。

研究所与水利部灌溉试验总站和水利部节水灌溉设备质量检测中心保持着紧密的合作关系，通过这些机构，研究所能够进行更广泛、更深入的试验和检测。同时，研究所还在河南、山西、河北、湖南、甘肃、宁夏和内蒙等地建立了多个试验基地，实地验证研究成果，服务地方农业发展。