学院始终坚持服务国家战略需求和探索世界科技前沿并行发展的科研特色。十三五以来，学院牵头承担国家重点研发计划、两机重大专项等重大科研项目30余项，获批国家自然科学基金创新群体1项，高水平论文总数增长37%，授权专利数增长117%。近年来荣获国家级科技奖8项，省部级一等奖26项，2020年实现了国家技术发明一等奖重大突破。

学院以国家战略需求为导向，轻合金、金属基复合材料、材料热制造等传统优势方向聚焦核心技术攻关，推动材料、工艺及装备关键技术实现自主可控。率先实现稀土镁合金在我国航天飞行器、直升机等重大装备主承力部件应用，满足了国家战略亟需。铝基/钛基复合材料在C919大飞机、玉兔号月球车、嫦娥探测器、天问一号探测器、祝融号火星车、天和核心舱等装机应用万余件关重件，打破国际封锁。铝合金架空导线技术支撑西电东送等重大工程建设，应用于国家16个特高压大跨越输电工程。碳纤维复合材料、吸音/隔声材料、热防护涂层技术在蛟龙号载人潜水器、大型运输机、长征6号运载火箭上装机应用。高温合金精密铸造、焊接与激光制造、锻压及热处理等热加工技术持续支撑长江1000航空发动机、华龙一号核电装备、液化天然气运输船等装备自主研制。

学院以引领世界科技前沿为目标，能源材料、信息材料、生物医用材料等新兴方向快速发展，研究成果持续在《Nature》《Science》《PRL》《PNAS》等世界顶级期刊发表。遗态仿生材料、氢科学、材料基因工程等交叉学科方向实现开拓引领；钙钛矿太阳能电池获世界最高光电转化效率认证；无机柔性电子材料国际上率先发现变形机制；合成细胞功能材料突破合成生命壁垒；生物可降解镁合金、手性水凝胶材料实现临床示范应用。

学院瞄准区域和产业发展共性需求，深化政产学研合作，加速科技成果转化。与中国航天、中国航发、中船集团、宝武集团、华为等龙头企业建立战略合作关系，与33家重点企业共建校企联合实验室。与内蒙古、安徽、银川、洛阳、宜宾等16个省市自治区共建校地创新平台，支撑各地区累计新增产值百亿元，解决区域经济和社会发展“不平衡不充分”问题。通过专利许可、转让、作价投资等方式累计转化成果百余项，转化金额超过2亿元，推动镁铝合金、复合材料、精密铸造等一批优秀成果实现产业化发展。