学院的科研工作始终坚持服务“四个面向”，在新能源电动汽车、地面运载装备、智能无人车辆、多域智能机动装备、激光微纳制造、难加工材料加工技术、高强化柴油机复杂环境自适应技术、低温与制冷等研究方向上形成了鲜明的特色和优势。
（1）新能源电动汽车
首创我国自主知识产权超低地板纯电动客车平台，实现规模产业化应用和巨大效益，突破电池低温极速加热技术，国际上首次实现纯电动汽车-40℃环境下快速启动和无损运行研发的纯电动大客车成功服务北京奥运会、上海世博会、十城千辆、北京冬奥会等国家重大工程，成套技术实现对欧洲输出，为中国纯电动客车技术国际领先做出重大贡献。率先提出并创建中国“电动车辆—充/换电站—远程实时监控”系统工程技术体系，主持建设了国内唯一的新能源汽车运行国家监测与管理中心，实现了超过1600万新能源汽车运行的实时数据接入与安全监测，已成为世界最大的新能源汽车大数据平台。
（2）地面运载装备
提出了坦克装甲车辆液力机械综合传动和机电复合传动系统的设计理论与技术，在多介质综合集成设计、多自由度齿轮机构功能生成、多动力协同控制、全地域电液自动操纵、有源驱动无级转向、高能容变矩器设计等方面取得了一批创新成果。研制出系列液力机械综合传动和机电复合传动装置，技术指标达到国际先进水平，形成了系列化坦克装甲车辆传动产品自主设计和创新能力，在多兵种新一代坦克装甲车辆装备上得到全面应用，实现了我国坦克装甲车辆传动从机械传动向液力机械传动、机电复合传动的两次跨越式发展，为我国拥有世界一流的地面国防装备作出了突出贡献。
（3）智能无人车辆
针对车辆智能化发展趋势和现有装备无人化改造需求，开展装备电控化、无人化与自动驾驶技术攻关：突破了装备电控化、自动转向与纵向控制关键技术，遥控驾驶最大行驶速度、遥控、最大行驶里程等技术指标。1990年 -1995 年研制了我国第一辆无人驾驶汽车。获第五届国家自然科学基金委“智能车未来挑战赛”冠军，连续两届获得陆军装备部主办的“跨越险阻”挑战赛第三名。在智能驾驶决策规划与控制方面持续创新，2022 年、2023 年在多次国际国内智能驾驶决策与控制算法大赛中名列前茅。与多家企业合作完成了相关成果转化。
（4）多域智能机动装备
针对未来立体交通战略和越野、室内、地面、空地混合空间等复杂环境任务需求，研制了系列多种机动方式复合的多域智能机动装备。陆空两栖平台采用涵道与履带复合式构型，集成陆空一体化综合控制系统与多传感器融合室内外定位系统，可应用于工业巡检、应急救援、城市反恐等军民融合领域。面向立体交通、智慧交通战略需求，发明了三模块分体式飞行汽车构型，突破了低空复杂环境飞控、空地模式切换、立体环境感知与高精度定位等关键技术，发布了全球首款载人级智能分体式飞行汽车UAM650，飞行有效载重280公斤。
（5）激光微纳制造
提出了飞秒激光电子动态调控制造新原理，首次实现了制造中对局部瞬时电子动态的主动调控，拓展了激光制造极限能力，加工效率提高了56倍、深径比提高了260倍、可重复加工精度达波长的1/14等。新技术新装备率先实现了飞秒激光加工不可替代的重大应用和产业应用：被确定为某核聚变国家重大专项核心构件靶丸微孔唯一加工工艺；所加工的陀螺仪应用于系列战略导弹、09X系列核潜艇、05X系列驱逐舰等；所加工的新型传感器应用于某高超飞行器、多型导弹等的研制。
（6）难加工材料加工技术
实现了多相态新型难加工材料高效精密切削机理、复杂弱刚度结构件变形控制技术、高承载运动件抗疲劳制造工艺优化技术等方面的重大突破，取得了高性能切削专用刀具系统开发与国产化、表面完整性主动控制技术、高速切削物理仿真和数据服务平台等成果，加工效率提高3-5倍、刀具寿命提高3倍，已经应用于航空发动机、坦克发动机、导弹、雷达等高端装备关键零部件的批量生产。
（7）高强化柴油机复杂环境自适应技术
针对高强化柴油机在极端环境下存在的起动困难、低速工作稳定性差、动态燃烧恶化等瓶颈问题，开展柴油机喷雾着火与高效燃烧机制、低温换热机制与高效热管理方法、低温流动与动态控制策略研究，摸清了复杂环境下流动、传热、燃烧的基本规律，获得了高强化柴油机复杂环境自适应技术。该技术已成功应用于我军数种装备的动力系统，有效改善了高强化柴油机极端环境下的起动性能，显著提升了高强化柴油机的复杂环境性和动态工作稳定性，保障了军用动力快速响应能力。相关成果同时应用于改善民用动力在极寒和高原地区的性能。
（8）低温与制冷
瞄准空天领域制冷与超低温加工制造等重大需求，研究极低温区制冷关键技术，为载人航天工程、探月工程、远程火箭研究提供低温环境与冷却技术。阐明了高效电-声-热转换和能量输运机制基础理论，构建新工质体系，突破国际原有工质局限性，制冷量提高70%。创新关键流程和调相方式，突破77K国际最高效率。研制超低温冰箱，降低能耗30%；研制撬装式天然气液化装置，较国际平均效率高20%。
