El grupo de fisicoquímica atmosférica maneja tres líneas básicas de investigación. La primera consiste en documentar la composición de la atmósfera, con énfasis en los llamados gases traza o vestigio, que se cree son precursores del ozono y algunos gases de efecto invernadero. La segunda línea se orienta a estudiar los flujos de gases traza y partículas suspendidas en la atmósfera y la superficie de la Tierra. La última línea de investigación corresponde al análisis de las transformaciones físicas y químicas de gases y partículas con la modelación de sus flujos, desde sus emisiones hasta su remoción de la atmósfera.

Entre los principales trabajos de investigación del grupo de fisicoquímica atmosférica destacan los relacionados con la elaboración de inventarios nacionales de emisiones de gases de efecto invernadero. También ha realizado estudios sobre la reactividad fotoquímica de la atmósfera en la ciudad de México; es decir, la forma en que las condiciones locales (como la radiación solar y la presión atmosférica, entre otros parámetros químicos y meteorológicos) pueden afectar el potencial de formación de ozono en el aire de la metrópoli.