清华大学共登记中国科学院院士54人，其中3人已经作古，现有的51名院士如下（以姓氏笔画为序）：
王大中院士（1993年当选）
王大中，1935年2月出生，河北昌黎人，中国科学院院士，核反应堆工程与安全专家，1994－2003年担任清华大学校长。
1958年毕业于清华大学工程物理系核反应堆专业。1982年在联邦德国亚琛工业大学获自然科学博士。1993年当选中国科学院院士。曾任清华大学核能技术设计研究院院长、国家863高科技计划能源领域首届专家委员会首席科学家、国务院学位委员会委员、国家核安全局专家委员会委员、北京市人民代表大会常务委员会副主任、中国科学院技术科学部主任、全国政协常委、中国核学会副理事长。现任清华大学校务委员会名誉主任。
20世纪60年代参与创建清华大学核能研究基地及屏蔽实验反应堆的研究与建设。80年代，主持领导建成世界首座一体化壳式核供热堆－5兆瓦低温核供热堆，在我国开创了核能供热新领域。近20年来，积极倡导并主持领导高温气冷堆的研究与发展，于2000年建成世界首座模块式球床高温气冷堆－10兆瓦高温气冷实验堆。
曾获德国、美国、日本等国发明专利。曾获得过国家科技进步一等奖、国家发明二等奖、国家发明专利金奖、香港何梁何利科学与技术进步奖等。王大中院士还荣获香港大学、香港浸会大学、澳门大学、日本早稻田大学和法国巴黎中央大学的名誉博士学位。
王小云院士（2017年当选）
王小云，1966年8月出生，山东诸城人。1993年获山东大学数学博士学位。现任清华大学高等研究院“杨振宁讲座”教授。2017年当选中国科学院院士。2019年当选国际密码协会会士（IACR Fellow）。兼任中国密码学会副理事长，中国数学会副理事长，中国科协女科技工作者专门委员会委员，中国女科技工作者协会常务理事，教育部高等学校网络空间安全专业教学指导委员会副主任委员。
主要从事密码理论及相关数学问题研究。在密码分析领域，提出了密码哈希函数的碰撞攻击理论，即模差分比特分析法；破解了包括MD5、SHA-1在内的5个国际通用哈希函数算法；将比特分析法进一步应用于带密钥的密码算法包括消息认证码、对称加密算法、认证加密算法的分析，给出系列重要算法HMAC-MD5、MD5-MAC、Keccak-MAC等重要分析结果；给出了格最短向量求解的启发式算法二重筛法以及带Gap格的反转定理等。在密码设计领域，主持设计的哈希函数SM3为国家密码算法标准，在金融、交通、国家电网等重要经济领域广泛使用，并于2018年10月正式成为ISO/IEC国际标准。
代表性论文50余篇，3篇获欧密会、美密会最佳论文。获2020年国际密码协会“最具时间价值奖”（IACR Test-of-Time Awards）、真实世界密码学奖（The Levchin Prize for Real-World Cryptography）；2019 年未来科学大奖——数学与计算机科学奖；2018年北京市“三八”红旗奖章；2017年全国创新争先奖状；2016年全国优秀科技工作者、网络安全优秀人才奖；2014年中国密码学会密码创新奖特等奖；2010年苏步青应用数学奖；2008年国家自然科学二等奖；2006年陈嘉庚科学奖、求是杰出科学家奖、中国青年女科学家奖等。
王光谦院士（2009年当选）
王光谦，1962年4月生，河南镇平人，清华大学水利系教授，博士生导师，中国科学院院士。现任第十四届全国政协副主席、人口资源环境委员会委员，中国民主同盟第十三届中央常务副主席。
1978年至1982年在武汉水利电力学院学习，获工学学士学位。1982年至1989年在清华大学水利系学习，先后获硕士、博士学位。1990年至1992年在中国科学院力学研究所博士后流动站工作。1992年7月至今在清华大学水利系工作，历任副研究员、研究员、泥沙研究室主任、水沙科学教育部重点实验室主任、水沙科学与水利水电工程国家重点实验室主任。2012年12月任民盟中央副主席，2013年7月至2021年9月，任青海大学校长（对口支援）。1995年获国家杰出青年科学基金资助。2000年获聘教育部长江学者特聘教授。2009年当选中国科学院院士。
主要从事水沙科学与江河治理研究工作。在水流泥沙运动基础理论上，建立了水沙两相流的动理学模型，得出泥沙颗粒浓度分布及速度分布公式，揭示了泥沙颗粒运动与清水湍流的不同特性；在泥沙学科拓展上，建立了流域泥沙动力学模型，实现了河道与流域过程的耦合，将泥沙研究从河流拓展到流域尺度；在工程应用上，围绕黄河断流、悬河决口、水土流失三大问题以及长江三峡泥沙问题、地震堰塞湖除险等工作，解决了关键科学技术难题。出版专著多部，获国家科技进步一、二等奖等多项奖励。
王志新院士（1997年当选）
王志新，1953年8月出生于北京，原籍江苏金坛，生物化学家、生物物理学家，中国科学院院士、第三世界科学院院士，清华大学生物科学与技术系教授 ，中国科学院生物物理研究所研究员。
1977年毕业于清华大学化学与化学工程系，并留系任教；1988年获中国科学院生物物理研究所博士学位；1989年11月至1993年2月先后在美国康奈尔大学和北达科他州立大学做博士后及访问学者；1993年回国后，任中国科学院生物物理研究所副研究员、研究员、副所长、所长，生物大分子国家重点实验室主任；1997年当选中国科学院院士；1999年当选第三世界科学院院士；2003年至今，为清华大学生命科学学院（原生物科学与技术系）教授，第九、十届中国生物化学与分子生物学会理事长。王志新从事科学研究工作三十余年，主要进行分子酶学、蛋白质化学及结构生物学研究，已在国内外重要学术刊物上发表研究论文90余篇。王志新将数学和生物学研究紧密结合，独树一帜，系统地研究和解决分子酶学和结构生物学中的一些重要问题；在不可逆抑制动力学，特别是酶活性不可逆抑制动力学理论和方法发展及推广应用方面作出了创造性的贡献。曾获1990年中国科学院自然科学奖一等奖、1993年国家自然科学奖二等奖、第三届中国科学院青年科学家奖一等奖和第二届中国青年科学家奖。
王晓东院士（2013年入选）
王晓东，1963年出生于湖北武汉，1984年毕业于北京师范大学，1991年获美国得克萨斯州西南医学中心生物化学博士。现为清华大学生物医学交叉研究院/北京生命科学研究所资深研究员，所长。
自1995年以来，主要致力于人体细胞程序性死亡的研究，程序性死亡是细胞的一种特殊生理功能，对人体正常发育、清除损伤细胞和各种退行性疾病起着至关重要的作用。王晓东博士领导的实验室发现了细胞程序性死亡的生化通路与其作用机理。王晓东博士2004年被评为美国科学院院士，2013年入选中国科学院外籍院士，2014年入选欧洲分子生物学组织（EMBO）外籍会员，并获得多项国际生物研究奖项，其中包括2006年的“邵逸夫生命科学与医学奖”。
王梅祥院士（2021年当选）
王梅祥，1960年9月出生于上海市，有机化学家，第十四届全国政协常委 ，中国科学院院士，清华大学化学系教授、博士生导师。
1983年毕业于复旦大学化学系，1989年7月和1992年3月分获中国科学院化学所有机化学硕士和博士学位，毕业后在中国科学院化学所工作，并于2000年4月至2004年2月任中国科学院化学所所长。2009年5月进入清华大学工作，化学系教授。
1997年起从事生物催化反应研究，发展了腈的对映选择性转化反应合成手性羧酸及衍生物的方法。2004年开始致力于新型大环与超分子化学研究，建立和发展了具有鲜明结构和性能特色的杂杯芳烃和冠芳烃的大环与主-客体化学体系，为分子识别与组装提供了新的基元，并阐明了阴离子-π非共价相互作用的普遍性、强度、结构特征及协同性，推动阴离子-π作用成为分子识别和组装新的驱动力。同时，揭示了高价芳基铜的合成与反应，丰富和发展了有机铜化学。近十年来，致力锯齿型环带烃分子的合成与物性研究，提出了“跨湾构桥”创新合成策略，突破了锯齿型环带烃分子的合成难点，为可控和精准的构建锯齿形碳纳米结构分子奠定了基础。
获香港求是科学基金会“求是杰出青年学者奖”，中国科技发展基金会和茅以升科技教育基金会“茅以升北京青年科技奖”，中国化学会“有机合成创造奖金奖”，中国化学会“物理有机化学奖”。
王崇愚院士（1993年当选）
王崇愚，满族，1932年10月出生于辽宁丹东，金属缺陷电子结构与材料设计专家，中国科学院院士，清华大学物理系教授 ，钢铁研究总院教授。计算凝聚态物理与材料电子结构专家，1993年当选中国科学院院士。1950年入北洋大学，1952年进清华大学，1954年毕业于北京科技大学。1954年夏到钢铁研究总院工作，1999年转入清华大学物理系。2007年（10-12月）及2008年（8-10月）日本东北大学访问教授。
主要从事材料电子结构与材料组分设计的基础性研究：基于量子理论及经典理论发展缺陷能量学表述及相关的理论处理模式；以及杂质效应的第一原理研究。1990年提出材料多尺度建模及物性跨尺度关联算法—多尺度物理参量解析传递算法，用于探索微观—宏观间的跨尺度关联。该算法在处理固态多尺度问题方面具开始性（论文出版于Phys. Rev.B（1990）），相关理论对材料研究具基础性和指导性。本世纪初开始发展多尺度协同算法，提出跨尺度过渡区能量匹配方程处理不太弱耦合体系的多尺度问题（特邀论文出版于Curr. Opin. in Solid State & Mater. Science（2006））。2010年以来在应用中建立发展多尺度力匹配算法于高温合金研究。
近年来着力于探索多组元复杂结构高温合金中化学元素协同效应以及裂纹扩展与力性关联和承温能力问题。代表性论文发表于Acta Mater.、Phys.Rev.B、Scripta Mater.等期刊。
2011年开始进入“材料基因组创新基础与新材料发展”主题，以建立实验—计算—理论—数据科学相融合的物质科学研究新理念为基础，变革研发模式，实行多学科交叉—多尺度跨越—多软件集成—数据科学挖掘为核心的科学内涵，以实现按需设计材料为目标。2017年开始承担科技部材料基因组国家重点专项“高通量材料计算算法和软件”的科研工作。
丘成桐院士
丘成桐（Shing-Tung Yau），1949年4月出生于广东汕头，祖籍梅州蕉岭，美籍华裔数学家，菲尔兹奖首位华人得主，美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士、中央研究院院士、香港科学院名誉院士，哈佛大学数学系荣休教授，香港中文大学博文讲座教授兼数学科学研究所所长，清华大学讲席教授、丘成桐数学科学中心主任。
1966年考入香港中文大学数学系，1969年获推荐留学于美国加州大学柏克莱分校，1971年(22岁)获博士学位。同年开始先后在普林斯顿高等研究院、纽约州立大学及斯坦福大学任教，为讲座教授。1987年起任美国哈佛大学讲座教授至今，并分别于1994年及2003年始出任香港中文大学数学科学研究所所长及香港中文大学博文讲座教授至今。此外，他于2013年起任哈佛大学物理系教授。他对微分几何学做出了极为重要的贡献。1976年，证明了卡拉比猜想(Calabi Conjecture)与爱因斯坦方程中的正质量猜想(Positive Mass Conjecture)，并对微分几何和微分方程进行重要融合，解决问题，其影响直至今天。其后，继续在几何、拓扑学、物理学上做出许多成就。1982年，荣获国际数学界最高荣誉的菲尔兹奖 (Fields Medal)，即相当于数学界的诺贝尔奖。2018年，荣获马塞尔·格罗斯曼奖。
现任清华大学丘成桐数学科学中心主任。他全面负责数学科学中心和数学系的学科规划、人才引进以及海外招聘等重要工作。2011年，当选“清华学堂人才培养计划”数学班的首席教授，指导数学班的建设；在科学研究方面，在清华大学数学中心建立多个高水平的研究团队，其团队组成人员为数学家、计算机科学家和生物数学家；在学科建设方面，大力推进清华大学数学学科建设，培养和引进一批杰出数学人才和优秀青年教师，进一步提升清华大学数学学科整体水平；在学术交流上，组织举办一系列高层次国际学术活动，增强中国与国外著名数学家之间的交流、合作与学术研讨。
邝宇平院士（2003年当选）
邝宇平，1932年11月9日生于北京，籍贯广东台山，理论物理学家，中国科学院院士，清华大学物理系教授、理论物理博士生导师，清华大学高能物理中心学术委员会主席，兼任亚太正负电子直线对撞机物理工作组中国联系人，中国物理学会高能物理分会副理事长，中国高等科学技术中心高级顾问。
从事粒子物理理论研究，在粒子理论的几个方面作出了重要工作。与何红建及李小源一起给出对探索电弱破缺机制有重要作用的等价定理的严格证明和正确表述，首次揭示出等价定理成立的本身可以用来遴选灵敏探测过程。又与何红建、袁简鹏一起，在此基础上，对TeV能量对撞机上各种探测电弱破缺机制的过程的灵敏度作了全面系统的分析，为未来的实验提供有用的信息。又与何红建、袁简鹏及张斌一起首次提出通过弱规范玻色子散射来探测Higgs玻色子反常耦合的新的灵敏方法，可用于区分标准模型和新物理模型中的Higgs玻色子。最近又与学生一起对可能存在的超出标准模型的重Higgs玻色子的电弱相互作用做了与模型无关的普遍分析，并为实验提供在正在运行的大型强子对撞机（LHC）上寻找并探测这样的重Higgs玻色子的最有利的新方法。与颜东茂合作首次建立单通道重夸克偶素强子跃迁的合理模型和系统的理论方法，所作的有关Υ系统强子跃迁几率的预言被后来的实验证实。与周宏毅一起首次建立了含耦合道效应的强子跃迁理论，改进了理论与实验符合的程度，并解释了一些其它有关实验。与陈裕启一起提出有清楚QCD意义的重夸克相互作用势模型，所得ψ及Υ族的能谱等与实验符合程度优于已有势模型。首次将强子跃迁理论推广到含有CP破坏的情况，并根据北京正负电子对撞机的实验数据首次确定出c夸克非常色电偶极矩的上限。与王青合作，首次由QCD第一原理形式地导出了贋标介子的手征拉氏量，给出该拉氏量各系数的QCD定义，并在一定近似下由QCD计算出手征拉氏量的各系数，与实验值相符。2004年以来一直是全国TeV物理工作组的组织者和领导人。
过增元院士（1997年当选）
过增元，1936年2月28日出生于江苏无锡，工程热物理学家，中国科学院院士，清华大学工程力学系教授、博士生导师。
曾任清华大学工程力学系工程热物理教研室主任、清华大学研究生院副院长，清华大学机械工程学院院长，中国工程热物理学会副理事长，传热传质分学会主任，美国密西根州立大学兼职教授，863航天空间站技术专家组专家，国家自然科学基金重大项目"航天技术和信息器件中的微细尺度传热"负责人，973项目"高效节能的关键科学问题"首席科学家，国际传热传质中心执行委员，国际传热大会常务理事和中国首席代表。
现为中国工程热物理学会理事、中国力学学会理事，美国机械工程师协会Fellow，《传热和传质》、《微尺度热物理工程》和《传热强化》等国际学术刊物编委，国家自然科学基金会变革性重大项目"热质理论的关键科学问题"负责人。
多年来从事传热传质学、热等离子体、热流体学和微尺度流动与传热等方面的研究工作。作为第一完成人曾获国家自然科学二等奖(2012)、三等奖(1995)各一项、国家科技进步二等奖(2004)一项和北京市教学成果一等奖等奖励。出版有专著《电弧和热等离子体》、《热流体学》、《场协同原理和传热强化新技术》和《对流传热优化的场协同理论》等，发表论文400余篇。目前的研究方向有：热量的能质二象性、微尺度流动与传热、节能新理论和传热强化技术等。
朱静院士（1995年当选）
朱静，女，1938年10月10日出生于上海，材料科学家，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，清华大学材料学院教授、博士生导师 。
长期致力于材料的显微结构与性能关系研究，是我国材料电子显微学领域学术带头人。在我国铀离心分离机用材料研制、航空发动机关键材料的微观机理研究、纳米材料的制备-结构-性质-表征研究、高铁列车车轴研发及轮轴国产化的战略研究等方面做出重要贡献。1981年提出了相干微电子衍射的概念、计算及实验方法。1987年出版专著“高空间分辨分析电子显微学”，发展成像与谱学的材料综合表征；2008年引入球差校正电镜，开展亚埃尺度的材料表征。本世纪初提出了物质原子尺度的量子序参量的测定和关联研究课题，并将其应用于先进材料的研制。
曾获全国先进工作者等荣誉称号。
朱邦芬院士（2003年当选）
朱邦芬，1948年1月出生于上海市，江苏宜兴人 ，凝聚态物理学家，中国科学院院士，清华大学高等研究中心教授、物理系教授，“清华学堂”物理班首席教授。
朱邦芬是一位凝聚态物理学家，他主要研究低维量子系统、拓扑系统及含时系统中的电子结构、声子模式和电声子相互作用，特别是这些物质结构的光学性质和输运特性。他与黄昆先生一起确立了半导体超晶格光学声子模式的理论，被国际学术界命名为“黄朱模型”，引起国际上普遍重视，被国际学术界广泛接受，在多本国外专著及研究生教材中有整节介绍。朱邦芬建立了量子阱激子旋量态波理论，给出了量子阱中正确的激子光跃迁选择定则。他还和黄昆等一起建立了一个系统的量子阱中拉曼散射的微观理论，解决了宏观对称性分析不能解释的疑难问题。他还与学生一起预言和解释了许多令人困惑的实验现象，在半导体超快光学过程、自旋电子学、拓扑绝缘体等多个领域进行了开创性研究工作。
发表研究论文约100篇,著作3本,编书6本，论文被他人引用2800余次。他曾获国家自然科学奖二等奖2项、中科院自然科学奖一等奖1项，中科院自然科学奖二等奖2项，第八届全国优秀科技图书一等奖和香港求是科技基金会杰出青年学者奖。他关心国内教育，17年来一直坚持给本科生授课，担任教育部“基础学科拔尖学生培养试验计划”专家组物理学科召集人，并任清华学堂物理班首席教授。
李蓬院士（2015年当选）
李蓬，1965年10月出生于江西宁都。分子生理学家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，清华大学生命科学学院教授、博士生导师，郑州大学校长、党委副书记，“河南省实施创新驱动、科教兴省、人才强省战略首席科学家” 。
1983年进入北京师范大学，1987年获得学士学位；1988年通过CUSBEA项目留学美国;1995年获美国加州大学圣地亚哥分校生物医学博士学位。随后在新加坡国立大学分子与细胞生物学研究所、美国达拉斯西南医学中心，霍华德休斯医学研究所进行博士后研究；1997-2002年任新加坡分子和细胞生物学研究所助理教授及研究室主任；2003-2005年历任香港科技大学生物系助理教授、副教授。2006年全职回到清华大学工作，现任清华大学生命科学学院学术委员会主任。2016年11月至今兼职国家自然科学基金委生命学部主任。曾担任国际脂生物学会指导委员会委员和国家自然科学基金委生命学部生理学科咨询委员,中国生化和分子生物学会理事，北京生化和分子生物学会副理事长, 现任中国生物物理学会副理事长。
长期从事脂代谢和代谢性疾病研究，发现细胞内调节脂代谢的细胞器脂滴可通过特殊的融合方式而生长，鉴定多个与脂滴融合相关的重要蛋白和调控因子，系统阐明脂滴融合的生物化学和细胞生物学机制。
1999年获新加坡青年科学家奖，2012年获何梁何利基金生命科学领域科学与技术进步奖。2004年入选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2009年获国家杰出青年基金资助，2015年当选中国科学院院士，2016年当选为发展中国家科学院（TWAS）院士。
李亚栋院士（2011年当选）
李亚栋，男，汉族，1964年11月出生于安徽宿松，化学家，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，安徽师范大学校长，清华大学化学系教授、博士生导师、无机化学研究所所长、系学术委员会主任。
曾先后于2001年、2008年获国家自然科学奖二等奖。2011年当选为中国科学院院士，2014年当选发展中国家科学院院士。目前担任学术期刊：《Nano Research》、《Science China Materials》主编。主要从事无机纳米材料合成化学研究，目前致力于挑战金属团簇、单原子催化剂以期实现非贵金属替代贵金属催化剂、探索实现催化新反应，解决催化剂均相催化异项化实验室与工业化技术难题。在国际学术期刊包括Science, Nature（及其子刊），JACS, Angew Chem,PRL, Adv Mater., Nano Letters等发表学术论文300余篇，被他引超40000次（H-index 超100）。已先后培养博士生、博士后高级研究人员30余名，1人获国际“IUPAC青年化学家奖”（2005年），4人获得“全国优秀博士学位论文奖”（2人获提名），6人已获得“国家杰出青年科学基金”资助，8人获“优秀青年基金”等人才称号。
李衍达院士（1991年当选）
李衍达，男，1936年10月12日生于广东东莞，祖籍广东南海，信号处理与智能控制专家，清华大学教授，中国科学院院士。
1959年毕业于清华大学后一直在清华大学任教至今。1978年至1981年作为中国第一批赴美访问学者在麻省理工学院访问。1985年晋升为教授，1986年受聘为博士研究生导师。1991年被选为中国科学院院士。1992年至1994年任清华大学自动化系主任，1994年至2004年任清华大学信息科学技术学院院长，历任清华大学校务委员会委员、校学术委员会主任、校学位委员会副主任等职。曾担任国务院学位委员会委员、中国科学院信息技术科学部常委会主任、中国科学院学部主席团成员和《电子学报》主编、中国自动化学会副理事长、中国自动化学会智能控制分会会长等职。
曾长期从事信号处理理论方法及应用的研究，如利用部分数据重构信号、小波分析、分形信号处理以及这些方法在油气勘探与开发中的应用。此外，也从事智能信号处理的方法及系统的研究，如人工神经元网络、模糊系统、进化算法的理论模型及其在信息网络智能控制中的应用。研究了高速网络环境下数据的发掘、提取与多媒体数据的压缩和组织，以及工业生产过程及设备的智能控制。1998年以来，主要致力于生物信息学的研究，将复杂系统的信息处理和模式识别方法应用在分子生物学中；在基因组序列的信息结构研究，基因调控网络的建模和仿真、中医药理论分析、疾病与靶点分析等方面的研究中也取得了创新性成果。是我国生物信息学领域的开拓者之一。
曾主持自然科学基金重大项目。先后获国家自然科学奖四等奖、四次获国家教委科技进步奖（三次一等奖、一次二等奖）、北京市科技进步奖、国家优秀科技图书奖、电子部优秀教材奖及国家教委优秀教学成果特等奖、一等奖、清华大学突出贡献奖等。发表了《信号重构理论及应用》、《神经网络信号处理》等多部著作及一百余篇论文。
李家明院士（1991年当选）
李家明，1945年11月6日出生于云南昆明，物理学家，中国科学院学部委员（院士），第三世界科学院院士，清华大学物理系原子分子测控科学与技术研究中心主任。
1968年从台湾大学电机工程系毕业；1974年获得美国芝加哥大学物理系博士学位后留校工作；1975年至1976年担任美国匹兹堡大学物理天文系研究助理；1977年至1978年担任美国罗彻斯特大学激光能量研究所高级研究助理；1979年至1982年担任中国科学院物理研究所副研究员；1983年晋升为研究员、博士生导师；1991年当选为中国科学院学部委员（院士）；1992年当选为第三世界科学院院士；1997年调到清华大学物理系工作，担任原子分子纳米科学研究中心主任、教授；2003年担任上海交通大学物理系教授 ；2017年担任北京大学信息科学技术学院教授。
长期从事原子分子物理领域的研究工作。"七五"期间，作为项目负责人，承担中科院重大科研课题《原子分子激发态和动力过程》的研究，使我国在原子分子物理领域的发展跃上了新的台阶。80年代至90年代，进一步发展了多通道量子数亏损理论。总结了有关原子碰撞数据和规律，获国际物理中心设立的1986年度卡斯特勒奖。发表论文百余篇。
李惕碚院士（1997年当选）
李惕碚，1939年6月出生于重庆北碚，籍贯湖南攸县，高能天体物理学家，中国科学院院士，中国科学院高能物理研究所研究员 ，清华大学教授，清华天体物理中心主任》
从事天体物理和宇宙学研究。参加建设云南高山宇宙射线观测站并进行了多年的宇宙线研究。从上世纪70年代开始倡议并组织开拓了我国高能天体物理的实验研究，主持研制球载大型硬X射线望远镜，首次用准直调制望远镜实现了对硬X射线天体的高精度成像。建立了银河γ射线的统计模型，给出银河宇宙线产生高能γ射线的定量估计，指出欧洲天文卫星COS-B发现的宇宙γ射线点源有一半是不真实的,该模型的正确性被其后的观测证实。在实验数据分析方法方面有重要建树：建立了准确处理稀有事例的置信分布方法；导出了估计对象－背景观测可靠性的公式，已在多学科研究中被广泛应用；创立了对象重建的直接解调方法和时变分析的时间尺度谱方法。2000-2015年任我国首颗X射线天文卫星HXMT（慧眼）预先研究、背景型号和工程项目的首席科学家。在宇宙微波背景辐射观测数据分析和宇宙演化模型研究中获重要成果。曾获国家优秀科技图书奖，国家自然科学三等奖，中国科学院自然科学进步二等奖，王淦昌物理学奖，何梁何利科技进步奖。
