长期从事“生物合成PHA材料及其下一代工业生物技术”的研究。
在国际学术期刊如Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Science、Advanced Materials, Advanced Science, Nucleic Acids Research、Nature Communications、Trends in Biotechnology、Biomaterials、Metabolic Engineering和Current Opinions in Biotechnology等上共发表微生物技术和生物材料相关论文350多篇， Web of Sciences纪录论文被引用两万两千多次(H指数为72)[Google Scholar引用六万多次，H指数100]。

获得授权专利50多项，50个公开专利。

他开发的技术已经在数家公司用于大规模生产微生物塑料聚羟基脂肪酸酯PHA。

陈教授获得的荣誉包括：
全国先进科技工作者（2016）、候德傍化工创新奖（2015）、首届闵恩泽能源化工杰出贡献奖（2013）、谈家祯生命科学创新奖（2011）、教育部长江学者特聘教授（2004）、教育部高校青年教师奖（2004）、第八届中国青年科技奖（2004）、纽伦堡国际发明奖（2003）、茅以升科技奖（2003）、自然科学基金委国家杰出青年（2002）、 国家发明二等奖(排名第一)（2002）等。是973“合成生物学”项目以及国家重大专项项目的首席科学家、清华大学合成与系统生物学中心主任、英国曼彻斯特大学兼职讲座教授。曾连续6年获得清华大学学生“良师益友”的光荣称号，进入清华大学“良师益友”名人堂。连续9年获得清华大学高论文他引的“梅贻琦奖”。连续七年获得Elsevier出版社生化与分子生物学高引用作者。

学术服务：
担任以下国际国内学术期刊《生物工程学报》、《合成生物学》、《Journal of Biotechnology》 、《Microbial Cell Factories》、《Biotechnology Journal》和《Synthetic and Systems Biotechnology》副主编。
另担任《Trends in Biotechnology》、《Current Opinions in Biotechnology》、《Metabolic Engineering》、《ACS Synthetic Biology》、《Microbial Biotechnology》、《Applied Microbiology and Biotechnology》、《Biomaterials》、《Biomacromolecules》、《Artificial Cells, Nanomedicine and Biotechnology》、《Advanced Biosystems》、《Synthetic Biology》和《Metabolic Engineering Communications》编委