A etapa de investigação detalhada tem por objetivo definir os limites da pluma de contaminação, determinar as concentrações das substâncias ou contaminantes de interesse e caracterizar o meio físico onde se insere a área (aspectos geológicos, hidrogeológicos, etc).

Esta etapa serve, ainda, como subsídio para a avaliação de risco e a concepção de um projeto de remediação tecnicamente adequado, visando prevenir danos presentes e futuros à saúde e segurança pública, ao meio ambiente e outros bens a proteger.