桃源站以农业生态系统定位观测研究为基础，以自然集水区为生态系统单元,开展农业生态要素变化动态的联网监测、复合农业经营系统优化构建的生态学研究,为红壤丘陵区农业高效可持续发展提供人为调控技术体系与模式。科研工作集中在三个空间尺度进行，即：1）宝洞峪生态系统定位研究试验场；2）桃源基地县；3）环洞庭湖红壤丘陵农业生态类型区。桃源站核心宝洞峪生态系统定位研究试验场面积12.3 hm²，根据科研和示范需要，将试验场布置为水土保持示范体、生态景观建设示范体、农林牧复合循环模式示范体、坡地养分流失梯级消纳系统等功能区块，建设有坡地利用模式及生态效应类、农田水肥高效利用类、农田耕作制度类、基础生态过程研究类长期定位试验共计11个（其中20年以上长期定位试验3个），试验场内还包含标准气象观测场1个，长期生态系统观测样地30个，生态观测设施14处，短期试验样地15个，种养基地1个；台站辐射区域内还设有站区调查点2个，试验示范区3个。

    台站配备有水分、土壤、生物和气象观测研究所需的自动气象站、土壤温湿盐自动观测系统、水位自动观测设备、荧光叶绿素分析仪、光合作用测定仪、便携式多参数水体分析仪、植物节律自动在线观测系统、碳通量观测设备等室内分析和野外观测仪器设备40余台（套），还与研究所农业生态过程重点实验室共建共享有气相色谱仪、原子吸收分光光度计、紫外分光光度计、荧光光度计、碳/氮分析仪、流动注射仪、水体碳氮分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等室内分析仪器，同时这些仪器可对外开放；与所区域生态研究室共建有3S实验室和农业生态数据库，台站自建有数据库和信息系统；建成2个样品库和一个植物样品冷藏库。以上条件为桃源站承担和开展各类重大研究项目提供了有力的保障。

      随着科教兴国战略的实施，该站加强了面向社会的科技普及工作。1998年被湖南省科协命名为“湖南省青少年科技教育基地”， 2000年分别被常德市科学技术普及工作领导小组和桃源县科普工作领导小组确定为“常德市青少年科普教育基地”和“桃源县青少年科普教育基地”，2002年5月中共湖南省委宣传部、省科技厅、教育厅和科协联合授予桃源站“湖南省青少年科技教育基地”称号，2002年12月被国家科技部、中共中央宣传部、教育部和全国科协授予“全国青少年科技教育基地”称号。2004年7月被湖南省科技厅认定为湖南省第一批“科学技术普及基地”， 同年9月成为中国科学院网络科普联盟成员单位。2008年5月，桃源站被授予“湖南省优秀科普基地”称号。