大学院は、応用化学専攻、化学工学専攻、バイオ工学専攻の3専攻と環境科学研究科(先端環境創成学専攻応用環境化学コース)から構成 されています。
大学院においては「基礎となる学識を養う」ことはもちろんですがこの他に「研究能力の涵養」が目標となっています。この点に関して、化学・バイオ系大学院では東北大学のモットーとする「研究第一主義」、すなわち「研究の現場での教育」という立場を一貫して実践しています。
原子・分子レベルでの物質構造の解析により、分子設計に基づいた高機能物質・新素材の合成、高感度分析法を開発、さらには資源・エネルギー化学、環境保全技術などについても研究しています。
効率的かつ省エネルギー、経済的な優位性、地球環境にも配慮しながら多様な化学ならびに化学関連製品を製造できる技術・手法について研究しています。
生物のもつ精緻な機能を工学の立場からとらえ、その機能を人類に役立つ技術に発展させるための研究をしています。
先端技術による環境対策に関する研究を行いながら、工学研究科応用化学専攻、化学工学専攻、バイオ工学専攻と一体となって、先端的環境研究を世界で先導できる人材を育成しています。