Klement Tockner gilt als ein international führender Ökologe, der die biologische Vielfalt von Gewässern und ihrer umgebenden Landschaften untersucht. Sein Forschungsinteresse gilt den funktionellen Zusammenhängen von hydrologischen, geomorphologischen und ökologischen Prozessen. Dabei verbindet Tockner Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung sowie naturwissenschaftliche und sozialwissenschaftliche Themen. In seinen Arbeiten widmet er sich unter anderem den Folgen des weltweiten Ausbaus der Wasserkraft sowie der Bedeutung von trockenfallenden Gewässern. Er entwickelt innovative und nachhaltige Management- und Schutzstrategien für Gewässer und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur langfristigen Erhaltung der Biodiversität. Zu diesen Themen berät er seit Jahren Organisationen und Institutionen aus Politik und Gesellschaft.
Tockner wurde 1993 an der Universität Wien promoviert. Anschließend führte ihn eine Reihe von internationalen Forschungsaufenthalten nach Ruanda, Uganda, Japan, in die Schweiz sowie die Vereinigten Staaten. 2005 erhielt er eine Titularprofessur an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ). Seit 2007 ist er Professor für Aquatische Ökologie an der Freien Universität Berlin sowie Direktor des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IBG) in Berlin (bis 2016). Präsident des österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) ist der Wissenschaftler seit 2016, wobei er dieses Amt Ende 2020 niederlegen wird. Seit 2017 ist er zudem Vorsitzender der Österreichischen Agentur für Wissenschaftliche Integrität (ÖAWI). Tockner ist seit 2015 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina in der Sektion Geowissenschaften sowie Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.