Основными направлениями работы Лаборатории являются:

• Исследование и разработка новых технологий, направленных на построение системы поддержки обучения МФТИ и персонализированного расширяемого образовательного пространства студентов и преподавателей МФТИ.
• Исследование, создание и внедрение совместно с другими подразделениями МФТИ в учебный процесс новых видов образовательных материалов.
• Адаптация и внедрение международных образовательных стандартов, в том числе путем активного участия в деятельности международных образовательных консорциумов.
• Организация инфраструктуры для обеспечения процессов повышения квалификации и дополнительного профессионального образования на базе МФТИ, в том числе и дистанционного.
• Создание, развитие и внедрение  концепции единого образовательного пространства как на уровне разработки методического обеспечения его деятельности, так и создания инструментов для его построения.
• Совместная работа с другими релевантными подразделениями МФТИ по созданию и внедрению новых технологий с одаренной молодежью, в том числе создание децентрализованной платформы для работы с одаренными детьми.
• Создание открытых образовательных проектов, направленных на популяризацию науки и образования, позиционирование МФТИ как ведущего вуза России.
• Выполнение хоздоговорных работ для научно-исследовательских учреждений РАН, РАМН, РАСХН, компаний партнеров МФТИ, образовательных учреждений и иных заинтересованных организаций по разработке и внедрению новых образовательных технологий, созданию образовательных материалов, стратегический консалтинг в этих сферах.
• Участие сотрудников Лаборатории в научно-практических тематических конференциях, семинарах и выставках в России и за рубежом.
• Обучение бакалавров, магистрантов и аспирантов МФТИ путём их участия в исследовательской работе Лаборатории.