学院坚守基础研究主力军定位，一流成果竞相涌现。2010年，学院发表北航首篇《自然》（Nature）论文，截至目前，已在《自然》《科学》两大顶尖期刊累计发表论文13篇。在Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.、Environ. Sci. Technol.等化学、材料和环境学科顶尖期刊上，系列原创性成果精彩纷呈。近年来，学院斩获国家自然科学奖二等奖3项、国家科学技术进步奖二等奖1项、北京市自然科学奖二等奖1项、青年中关村奖1项，科研团队荣获英国皇家化学会道尔顿地平线奖，2名教授荣获科学探索奖。学院高被引学者群星闪耀：郭林、孙艳明、刘明杰、霍利军等教授共11人次入选科睿唯安“高被引科学家”；郭林、刘明杰、孙艳明、郑咏梅、张瑜、赵勇6位教授共计25人次入选爱思唯尔中国高被引科学家。