Die Forschungsgruppe von Robert L. Mach wendet Methoden der Gentechnik und der synthetischen Biologie an, um einerseits industriell relevante Mikroorganismen zu verbessern und synthetische Ganzzellkatalysten herzustellen oder um Werkzeuge für die molekulare Diagnostik zu entwickeln. Beim Stammdesigns und der Stammverbesserung liegen die Hauptanwendungsgebiete im Bereich der Weißen- und Roten Biotechnologie sowie der Biotreibstoffproduktion der 2. Generation (Lignozellulose Ethanol). Die entwickelten molekular-diagnostischen Methoden Zielen auf viele Bereiche der DNA basierenden Umweltanalytik (z.B. Wasser Ressourcen Management) und auf das Qualitätsmanagement von Nahrungs- und Futtermitteln ab.