赵东元一直从事沸石分子筛、无机纳米材料的合成研究，致力于由分子自组装、模板导向化学、表面活性剂、超分子组装、溶胶—凝胶化学控制多孔性、纳米材料的结构、排列、形貌，进而建立分子构筑与有序排列、功能组装之间的桥梁，实现功能材料的合成设计和宏观控制。2000年之后研究方向为新型功能实用性有序多孔性材料的微观组装和宏观控制、介孔分子筛材料的合成组装，生长及物化性质研究；新型微孔分子筛的结构和合成设计；低维纳米材料的功能组装和合成设计；新型多孔材料和低维有序纳米材料的合成及表征，嵌段式高分子界面上新型无机纳米材料的定向生长和组装；纳米催化剂的制备、结构与绿色催化化学。