学术委员会是实验室的学术指导机构，由孙家广院士担任主任，委员会负责审议实验室的学术方向、学术研究的战略规划、年度研究工作计划、实验室重大学术活动，审批实验室开放基金，评审实验室的研究成果。学术委员会由11名国内外环境领域知名专家组成，学术委员会主任和委员由清华大学聘任，每届任期3年。学术委员会每年至少召开一次会议，听取实验室主任的工作报告。