材料学院成立至今，坚持基础研究和工程应用紧密结合，为材料学科发展、国民经济建设和航天强国事业做出重要贡献，在高精尖材料技术领域不断取得先进成果，2000年以来获得国家科技奖励23项，有力推动了我国高端精密制造与智能装备的发展，培养了一大批创新领军人才。
学院主要科研方向包括高性能结构材料与表面改性、金属与陶瓷基复合材料、高性能精密凝固成形、整体化精密塑性成形、新材料与异种材料连接、先进功能材料与器件、高效智能与极端环境焊接、AI+新材料、集成电路材料与器件、光制造与原子极制造以及空天材料智能制造等。近年来学院科研水平不断提升，高水平科研成果不断涌现。在国家重大/重点项目、科研平台基地建设、基础科研、成果奖励以及国内外影响等方面均获得重大突破。
立足国家重大需求，瞄准国际学术前沿，鼓励原始创新，注重关键技术突破和应用，坚持“材料/工艺/零件”一体化和“理论/技术/装备”一体化的科研特色，注重学科交叉发展，持续承担国家自然科学基金、国家重点研发计划，国家科技重大专项，国防基础科研等国家重大/重点项目，全面服务于载人航天工程、探月工程、深空探测、航天基础支撑技术以及新型运载火箭等国家重大科技工程的建设，形成了鲜明特色和独特优势，在高性能材料和智能制造等领域享有盛誉，成为推动中国航天事业进步和和新材料产业发展的重要力量。
近五年承担国家级、省部级纵向科研项目500余项，航天科研生产单位横向项目1000余项，累计到账科研经费超过19亿元。突破了先进陶瓷与金属基复合材料设计制备与形性控制、大型复杂高端构件高能场精密成形等一批关键技术，支撑了载人航天、深空探测、空间站、探月、北斗导航、国产大飞机、新高铁等国家重大工程任务的实施。在Science、Nature Materials等国际顶级学术期刊发表论文3100余篇，引领了材料科学的发展。学科ESI国际排名于2024年首次进入ESI全球前万分之一行列，并于2025年上升到全球第11位。
2010年以来牵头获国家科技奖励8项，位居学校前列。国家奖后备储备丰富，其中有国家奖推荐资格的省部级高等级科技奖励40余项，为“十五五”期间冲击国家科技奖励储备了大量“种子”项目。其它奖励形势喜人，包括2016年“中国高校十大科技进展”、2018年“第十二届光华工程科技奖”、2018年“中国专利金奖”、2020年“何梁何利基金科学与技术进步奖”、2023年“第三届全国创新争先奖”、2024年“何梁何利基金科学与技术进步奖”、以及2024年“第六届杰出工程师奖”。
