Ses thématiques de recherche touchent la géomorphologie fluviale (érosion des berges, inondations et paléo-inondations), la biogéographie et les sciences environnementales (contamination des sols, etc.). Ses recherches portent notamment sur la reconstitution des évènements d'inondation à des échelles séculaire et millénaire et aux changements climatiques globaux. Parmi ses publications récentes, on peut consulter : Saint-Laurent, Diane (2004). « Paleoflood Hydrology : an Emerging Science », Progress in Physical Geography 28 (4) , p. 531-543 ; Saint-Laurent, Diane et Lavoie L. (2004). « Les différentes approches méthodologiques de reconstitutions des paléo-inondations : une revue de la littérature », Revue des Sciences de l'Eau, 17/1, p. 91-115.
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