Le contrat d'objectifs État- Cemagref a été signé pour la période 2009-2012. Il s'intègre dans le plan stratégique « Cemagref 2020 » qui affiche trois grands défis scientifiques : la qualité environnementale et le défi du couplage des méthodes et des technologies ; l'enjeu de l'eau dans le développement territorial et le défi d'approches multisectorielles ; la gestion des risques et le défi de la viabilité. Ce contrat d'objectifs répond aux recommandations formulées lors de son évaluation par l'Agence d'évaluation de la recherche et de l'enseignement supérieur. Il s'articule autour de douze objectifs et quarante-cinq actions concrètes au service du plan « Cemagref 2020 ». L'idée est de cibler et consolider les partenariats scientifiques avec les pôles de recherche et d'enseignement supérieur régionaux (PRES) et les organismes de recherche français et européens, de développer l'innovation au profit des politiques publiques et du développement socio-économique, via en particulier le développement de la recherche partenariale reconnue par le label Carnot. Enfin, il est prévu de renforcer son attractivité, d'engager l'établissement dans une démarche environnementale écoresponsable, de développer les démarches qualité et moderniser la gestion. Les travaux de recherche seront répartis en treize thèmes de recherche regroupés en trois départements scientifiques ciblés sur chacun des trois grands domaines de compétences de l'établissement : les eaux continentales, les écotechnologies et les territoires. Enfin, pour illustrer ce changement, le Cemagref a changé de logo.