Ամբիոնի գիտահետազոտական ուսումնասիրությունների հիմնական ուղղություններն են ՀՀ և հարակից տարածքների տեկտոնիկան, սեյսմատեկտոնիկան, Հայաստանի տարածքի շերտագրությունը, նորագույն հրաբխականությունը, երկրաբանական զարգացման պատմությունը և երկրաբանական քարտեզագրումը: