■拓撲絕緣體和量子反常霍爾效應研究：首次通過理論計算預言了可在室溫下存在的三維強拓撲絕緣體，並首次成功觀測到「量子反常霍爾效應」。
■外爾費米子：自1929年外爾費米子被提出以來，首次在凝聚態物質中證實存在外爾費米子態，有望解決當前電子器件小型化和多功能化所面臨的能耗問題。
■量子通信和多自由度量子隱形傳態：系統地發展了光量子操縱技術，推動量子通信朝着高速率、遠距離、網絡化方向快速發展；打破了國際學術界從1997年以來只能傳輸基本粒子單一自由度的局限，該研究位列2015年國際物理學十大突破之首。
■中微子振蕩：精確測量了振蕩振幅，被認為是「中微子物理的一個里程碑」。
■CiPS細胞：使用小分子化合物誘導體細胞的重編程，實現了體細胞重編程技術的飛躍。
■高溫超導與納米材料：首次突破麥克米蘭極限，證實了鐵基超導體是一類新的非常規高溫超導體。
■在21世紀最重大的數學難題之一Langlands綱領研究方面，徹底解決了theta對應理論三個基本問題及典型群重數一猜想。
■暗物質粒子探測衛星「悟空」2015年12月發射，工作正常並獲得科學數據。
■「天河二號」超級計算機蟬聯「六連冠」。
■國產首架大飛機C919成功總裝下線。