围绕世界一流大学建设目标，学校瞄准国际科技前沿和国家重大需求，在重大基础研究、战略高技术、服务经济发展等方面，取得了一批重要科研成果：
发明一种QC-LDPC纠错编码专利技术，突破多域时钟协同处理、等效星座扩展映射、单多载波融合等关键技术，研发成功我国地面数字电视广播传输系统，创新标准牵头的科技、产业和文化相结合海外应用模式，推动我国地面电视行业跨越式跻身世界前列
建立了非共价修饰制备功能化石墨烯的通用技术，率先利用石墨烯片作为单原子厚度二维共轭高分子组装基元，制备了各种石墨烯基水凝胶和有机凝胶、开发了石墨烯基非金属催化剂、三维多孔结构及复合材料在能源器件中的应用
创建了非金属基超常介质的原理框架和构筑策略，提出了具有普适性的超常电磁响应调控原理，建立了自下而上的非金属基超构材料制备策略，发展出具有低电磁损耗、简单人工结构、易于调控的全新的超常介质系统
发明了基于时/空/频多域协同的广域宽带无线通信系统架构、越区动态无缝覆盖协同传输方法、异构无线网络资源协同调度方法，形成了广域宽带协同通信技术体系
发明了支持路由交换设备高效级连的协处理器，设计了轻量级节点间通信机制和复杂结构数据迁移方法；首次提出并实现了核心路由交换设备中的软件可重构运行平台
发明了高动态立体快速感知技术、宽视场高分辨率重光照技术和编码焦栈层析重建技术，提出了以计算摄像为核心的立体视觉体系架构，开发了立体视觉装备并行非迭代制造新工艺
提出了区域物质代谢归一化核算及调控分析方法，首次在国内构建了区域再生资源互联网+再生资源回收系统技术和商业化运营系统，创造性地研发出典型“城市矿产”资源的机械物理多级拆解破碎技术及成套装备，高含水有机废物湿热水解及多组分资源化新技术及成套装备，难处理残余物协同处置利用制备建材关键技术
发展了石墨烯量子电容的精确测量方法，揭示了石墨烯电子转移规律，构建了高灵敏和高选择的石墨烯电化学生物传感界面，系统阐明了石墨烯与生物大分子的作用机制、结构效应和生物效应，实现了活细胞内生物小分子的实时成像分析
建立了可视媒体形状几何的计算模式，开创了基于海量可视媒体进行图像合成的新方向；提出了可视媒体几何不变量的计算模型，揭示了局部直方图和矢量树形结构的几何不变机理；提出了内嵌网格几何的思想，为突破可视媒体计算中的性能瓶颈提供了新的思路
发明了硬件随软件变化而变化、软硬件双编程的高能效动态可重构计算技术，突破了传统的基于硬件进行软件编程的计算模式，实现了“电路跟随算法变、架构跟随应用变”的可重构计算芯片
发明了提升云服务和云数据可用性的方法、基于社区的可控共享支持方法和面向共享的可自调整适配的云存储系统架构及实现方法，解决了云存储系统的高可用性难题
提出了双活性中心脱硝反应机理，发明了大比表面钛硅钨复合载体、高强度脱硝催化剂、高精度流场均匀分布系统及中性络合定向再生技术，形成“关键载体-催化剂-再生技术-脱硝工艺”技术创新产业链，实现了高尘烟气下高效脱硝及废旧催化剂再生利用
构建了中国大气污染源排放因子库，开发出动态、高分辨率排放清单技术，建立了多尺度在线排放源模式，实现了排放清单在线集成处理及与大气化学模式的无缝链接，成果广泛应用于国家和京津冀、长三角、珠三角等重点区域大气污染防治工作
设计实现了普适计算环境下支持轻量组件访问与动态组合的平台架构、基于交互效率的多模态接口与融合优化、泛在设备固件通用接口及互联协议等关键技术，形成了一系列接口、规范、国际国内标准、开源软件和软硬件新产品，促进了产业进步
提出了重型装备承载结构预应力钢丝缠绕及剖分-坎合结构设计方法，建造了世界最大垂直挤压机，建立了重型挤压全套工艺、工模具体系等，打破国外长期垄断，实现了我国在重型挤压领域的突破创新
提出了“透明计算”新网络计算模式以及超级操作系统（Meta OS），把单机的资源管理扩展到网络，改变了计算机系统的用户使用和管理方式，提高了系统的可管理性和安全性
面向低维材料及其器件发展的需要，系统探索了代表性低维材料的新奇量子现象及其应用原理，对相关研究起到了推动作用
揭示了多孔介质与微/纳结构中热传递机理，发展了多孔介质对流换热局部非热平衡模型和纳米结构热物性模型，推动了多孔介质热传递理论的发展
原创了可高效、均匀投射光线的半导体照明光源模组技术与系列产品，性能国际领先，应用于人民大会堂、深高速等照明工程
发明了大规模工况数据采集与低成本处理等关键技术，研制了跨设计制造与服务保障生命周期的复杂装备数据管理平台，并实现规模化应用
针对我国转向系统产业升级对电动助力转向系统（EPS）的迫切需求，提出并发展了基于车辆固有路感量化模型的助力特性设计方法，开发出系列EPS系统并实现其产业化
发明了大型结构与土体接触力学试验设备、测试技术和模拟技术，广泛应用到高坝、建筑、地铁、高铁、港航等工程结构设计
在国际上首次提出量子安全直接通信，建立了新的量子通信模式；发展了分布式量子通信；提出相位匹配，改进了Grover量子算法和一大类相关算法
创立了基于广义协调理论和新型自然坐标法的新型有限元方法体系，破解了学科难题，为结构工程设计提供了大量的优质有限元模型
针对北方地区提出了基于吸收式换热的集中供热技术，通过工业余热废热回收利用实现对传统供热方式全覆盖，大幅度促进供热系统节能减排及提高热网输送能力，经济性显著优于天然气和电供热方式
针对制约下一代互联网发展的核心难题，发明了4over6隧道过渡技术，主导制定一批国际互联网标准并实现了产业化，增强了我国的国际竞争力
提出了适用于中国复杂交通环境和驾驶员行为特性的车辆智能安全系统方法，开发了一系列智能驾驶辅助装置并实现产业化应用
揭示了目前已知最大离子通道Ryanodine受体RyR1的三维结构，为理解其功能提供了重要线索；成果发表在2015年《自然》杂志上
揭示了机体在免疫应答中逐步增高抗体亲和力的新机制，阐明了重要免疫疾病相关分子ICOSL（诱发共刺激分子配体）在这一过程中的决定性作用，为改善抗病毒抗体疫苗提供了一个可能操控的重要靶点；成果发表在2015年《自然》杂志上
揭示了植物重要肽类激素phytosulfokine (PSK) 的识别和受体激活分子机理，为其他植物肽类激素的研究提供了思路，具有重要的实际应用意义；成果发表在2015年《自然》杂志上
首次报道了一种基于胶体量子点纳米材料制作微型光谱仪的新方法，为制作高性能、低造价、体积小于智能手机摄像头的微型光谱仪铺平了道路；成果发表在2015年《自然》杂志上
首次报道了真核生物DNA复制起始与延伸过程中DNA解旋酶核心组分MCM2-7复合物的3.8 埃高分辨率冷冻电镜结构，并以此为基础对DNA复制起始时MCM2-7复合物的作用机理进行了分析；成果发表在2015年《自然》杂志上
报道了人源葡萄糖转运蛋白GLUT3处于不同构象的3个高分辨率晶体结构，并通过与之前该组解析的GLUT1的结构比对，完整揭示了葡萄糖转运蛋白底物识别与转运的分子机理，为基于结构的小分子设计提供了直接依据；成果发表在2015年《自然》杂志上
报道了通过单颗粒冷冻电子显微技术（冷冻电镜）解析的小鼠PrgJ-NAIP2-NLRC4ΔCARD复合物（炎症小体）分辨率为6.6埃的三维结构，并通过大量的生化和结构研究揭示了NAIP-NLRC4炎症小体中NLRC4蛋白诱导自激活的分子机制；成果发表在2015年《科学》杂志上
在世界上首次捕获了真核细胞剪接体复合物的高分辨率空间三维结构，并基于此结构阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理；成果发表在2015年《科学》杂志上
报道了环磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）的转录激活因子（CRTC2）调控脂代谢的信号通路，揭示了代谢性疾病中肝脏脂代谢紊乱的重要分子机制；成果发表在2015年《自然》杂志上
报道了哺乳动物机械力敏感离子通道Piezo蛋白的高分辨率冷冻电镜结构，并以此为基础对Piezo蛋白的作用机理进行了分析；成果发布在2015年《自然》杂志上
报告了在基于诱导多能干细胞技术的人类躁狂抑郁症的发病机制方面的最新研究进展，不但阐明了神经元超兴奋是躁狂症在细胞水平上的缺陷表型，而且发现了在BD神经元中PKA/PKC和线粒体相关基因与细胞兴奋性之间有相互关联的改变，意味着这些通路可能参与导致神经系统超兴奋；成果发表在2015年《自然》杂志上
报道了一类分支杆菌中Insig同源蛋白MvINS的高分辨率晶体结构，并通过大量生化分析揭示了人源Insig蛋白感受调控细胞内固醇类分子水平的生化机制；成果发表在2015年《科学》杂志上
提出了一种不同于单靶点药物的中药作用新模型——以生物网络为靶标的效应开、关模型，通过开启针对特定病证生物网络的效应，同时关闭针对毒副作用网络的效应，能够为优化中药组方、促进药物研制提供新的思路和方法；成果发表在2015年《科学》杂志上
首次发现了所有炎性caspase的一个共同底物蛋白GSDMD，并且证明该蛋白的切割对于炎性caspase激活引发的细胞焦亡既是必要的也是充分的，这也是首次揭示细胞焦亡和炎性坏死的关键分子机制，为多种自身炎症性疾病和内毒素诱导的败血症提供了一个全新的药物靶点；成果发表在2015年《自然》杂志上
揭示了双金属纳米晶中不同元素的各向异性生长规律和联系，对设计和制备具有高催化活性和长寿命的合金纳米催化剂具有重要的指导意义；成果发表2014年在《科学》杂志上
在量子计算研究领域取得重要进展，首次在常温固态系统中实现了抗噪的几何量子计算；成果发表2014年在《自然》杂志上
从结构生物学角度解析组蛋白甲基化修饰识别新机制，进一步揭开错综复杂的表观遗传调控的神秘面纱；成果发表2014年在《自然》杂志上
首次揭示了与阿尔茨海默症发病直接相关的人源γ分泌酶复合物的精细三维结构，为理解γ分泌酶复合物的工作机制以及阿尔茨海默症的发病机理提供了重要线索；成果发表2014年在《自然》杂志上
首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构，初步揭示其工作机制以及相关疾病的致病机理，在人类攻克癌症、糖尿病等重大疾病的探索道路上迈出了极为重要的一步；成果发表2014年在《自然》杂志上
揭示了滤泡辅助性T细胞分化新调控机制(Tfh)，发现Ascl2转录因子在Tfh细胞高度表达而且调控Tfh细胞的初始分化，这一功能对于抗御流感不可或缺；成果发表2014年在《自然》杂志上
首次解析了前体mRNA剪接过程中的Lsm蛋白复合物的精细三维结构，揭示了它与U6小核RNA的相互作用方式，为更好地理解真核生物的基本生命现象奠定了理论基础；该成果于2014年发表在《自然》杂志上
对一类超新星（简称Ia型超新星）的光谱特征和它们宿主星系的性质进行了最新的研究，发现了低膨胀速度与高膨胀速度的两类Ia型超新星有着本质的区别，并且在爆炸时抛射物高速膨胀的一类Ia型超新星相对低速膨胀的另一类具有较高的金属含量和较为年轻的前身星系统；成果发表2013年在《科学》杂志上
从实验上首次观测到量子反常霍尔效应，在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应133年后终于实现了反常霍尔效应的量子化；成果发表2013年在《科学》杂志上
在拓扑绝缘体的研究中取得重要进展，发现了磁性掺杂拓扑绝缘体中由能带拓扑量子相变而导致的磁性量子相变；成果发表2013年在《科学》杂志上
首次报道了能量耦合因子转运蛋白复合物四聚体的晶体结构，并通过结构信息阐述了该蛋白复合物的工作的分子机制；成果发表2013年在《自然》杂志上
首次揭示了诱发性共刺激分子（ICOS）共刺激分子直接控制T淋巴细胞在体内迁移运动的新功能，为理解体液免疫调节提供了新线索；成果发表2013年在《自然》杂志上
首次报道了小鼠NOD样受体NLRC4自抑制状态的晶体结构，并通过结构分析和生化实验揭示了该蛋白维持自抑制作用的分子机制；成果发表2013年在《科学》杂志上
首次报道了植物模式识别受体FLS2及共受体BAK1与细菌模式分子鞭毛蛋白保守基序flg22三元复合物晶体结构，并通过结构分析和体内外生化实验揭示了该复合物活化的分子机制；成果发表2013年在《科学》杂志上
首次报道了PPR蛋白特异识别单链RNA的分子机制；成果发表2013年在《自然》杂志上
首次报道了Lsm2-8蛋白质复合物自组装的晶体结构及其特异识别U6小核RNA 3’末端序列的分子机制；成果发表2013年在《自然》杂志上
2016年，学校科研工作继续保持了良好的发展势头，共获各类科技成果奖励244项，其中：获国家科学技术奖22项；省部级科技奖67项，其他各类科技专项奖155项。
截至2016年底，全校累计获国家级科技三大奖共529项，省部级科学技术奖2487项。
2016年度，学校共获得国家科学技术奖(通用项目)19项：
国家自然科学奖二等奖
非金属基超常电磁介质的原理与构筑
化学修饰石墨烯可控组装与复合的基础研究
超快激光微纳制造机理、方法及新材料制备的基础研究
重离子碰撞中的反物质探测与夸克物质的强子谱学与集体性质研究
国家技术发明奖二等奖
广域宽带协同通信技术与应用
支持服务创新的可扩展路由交换关键技术、系统及产业化应用
国家科学技术进步奖特等奖
第四代移动通信系统（TD-LTE）关键技术与应用
国家科学技术进步奖一等奖
DTMB系统国际化和产业化的关键技术及应用
国家科学技术进步奖二等奖
城市循环经济发展共性技术开发与应用研究
新一代立体视觉关键技术及产业化
中草药DNA条形码物种鉴定体系
大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用
电网大面积污闪事故防治关键技术及工程应用
益气活血法治疗糖尿病肾病显性蛋白尿的临床与基础研究
高效低耗特大型高炉关键技术及应用
长距离输水工程水力控制理论与关键技术
大型汽轮发电机组次同步谐振/振荡的控制与保护技术、装备及应用
大型乙烯装置成套工艺技术、关键装备与工业应用
国家环境分区-排放总量-环境质量综合管控关键技术与应用