Im Zuge der Industrialisierung und dem daraus entstehendem wirtschaftlichen Wachstum wurde die Umwelt zunehmend in Mitleidenschaft gezogen. Lange Zeit wurde wenig Wert auf umweltverträgliche Produktionsverfahren und umweltverträglichen Konsum gelegt. Der hauptsächliche Grund dafür liegt im Auftreten von externen Effekten, bei denen der Produzent oder Konsument eines Gutes nicht alle wirtschaftlichen Folgen seines Handelns tragen muss. Können zum Beispiel Abwässer in öffentliche Gewässer oder Abgas in die Luft geleitet werden, so sparen die Verursacher Reinigungs- beziehungsweise Entsorgungskosten und im Ergebnis werden zu viele solcher umweltschädigenden Verhaltensweisen durchgeführt. Die Übernutzung der Umweltressourcen der Erde wird zunehmend sichtbar. Zudem haben die verwendeten Produktionstechniken und Konsumgewohnheiten nach ganz überwiegender Meinung erheblich zum anhaltenden Prozess der globalen Erwärmung beigetragen und werden dies vermutlich auch in Zukunft tun.

Vor diesem Hintergrund forscht das HWWI intensiv auf dem Gebiet der Umwelt- und Klimaökonomik. Ziel ist es dabei aufzuzeigen, wie ökonomische Instrumente genutzt werden können, um wirtschaftliche Aktivität und Umwelt in Einklang zu bringen und externe Effekte geeignet zu internalisieren. Da viele Umweltgüter grenzüberschreitend sind, müssen diese Analysen zwangsläufig im internationalen Kontext durchgeführt werden.

Besonders intensiv beschäftigt sich das HWWI mit klimaökonomischen Fragestellungen. Dabei wird erforscht, wie der Klimawandel den Wohlstand und das subjektive Wohlbefinden von Gesellschaften beeinflusst, welche Einstellung die Bevölkerung zu Klimaschutz und Klimapolitik hat und welche klimapolitischen Maßnahmen geeignet scheinen, die globale Erwärmung zu begrenzen. Besondere Aufmerksamkeit liegt auf der Frage, wie klimabedingte Extremwetterereignisse (wie zum Beispiel Dürren, Überschwemmungen oder Stürme), die im Zuge des Klimawandels in höherer Frequenz oder Intensität auftreten, das Wirtschaftsgeschehen beeinflussen und wie negative Effekte verhindert oder zumindest begrenzt werden können.