随着《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》的实施，我国科学研究和学科建设投入不断增加，发展步伐明显加快，创新能力逐步提高，国际影响力日益扩大。中国科学技术协会发布的《学科发展研究系列报告(2014—2015)》显示：近年来，我国学科建设取得了一批重要成果，整体水平得到大幅度提升，许多关键科学技术指标进入世界前列，我们正在改变世界研发格局。

　　进入二十一世纪，新科技的迅猛发展，推动了学科的交叉、融合、渗透、分化和发展，并孕育着新的重大突破。

　　近年来，我国学科建设投入不断增长，学科发展环境不断优化，学科队伍不断壮大，学科平台建设更加完善，国际合作和交流增强，有力地推动了学科建设和科学研究的发展，基础学科和应用学科也不断完善发展，学科间交叉融合孕育的创新，正在逐步改变学科结构。

　　自进入21世纪以来，中国科学家发表的国际科学论文数量呈现出惊人的增长速度，引起国际科技界的广泛关注，这也反映了我国各个学科水平的发展趋势。

　　美国汤姆森科技集团的 Web of Science科学索引扩展版——ESI数据库，将所有自然科学领域分为22个：临床医学、化学、物理学、生物及生物化学、分子生物与遗传学、神经科学及行为学、材料科学、工程科学、植物学与动物学、环境生态科学、免疫学、药理学与毒理学、地球科学、神经病学与心理学、农业科学、微生物学、空间科学、计算机科学等。

　　从2005年—2015年的数据情况来看，我国一些学科已经处于世界领先地位，在国际上具备较强的影响力。我国22个学科领域高质量的研究成果显著增长，其中在化学、物理学、工程科学、材料科学和临床医学领域发表的国际科技论文数量均超过了10万篇，其中化学领域成果尤为突出，达到了30多万篇；此外，在生物及生物化学领域、地球科学和计算机科学等领域的成果也非常可观。在22个学科领域中，我国在多学科的“篇均被引用次数”最高，为18.63；其次为分子生物与遗传学领域，为11.55。

　　截至2015年，从发表论文数量排名来看，22个学科领域中，我国有17个领域位于世界前五名，其中，我国化学和材料科学领域位于世界第一。

　　此外，我国系统科学与系统工程领域期刊论文的发文量占世界发文量的比例从2010年的23.5%增长到2015年的32.1%，成为全球该领域发文数量领先的国家。

　　与此同时，我国前沿学科论文取得重大成绩。2015年10月，中国科学院文献情报中心联合国际专业信息服务提供商汤森路透发布《2015研究前沿》报告显示，中国在82个前沿学科有核心论文入选，在16个前沿学科的核心论文数为第一名。这显示中国具有较强的前沿贡献度，在某些重要前沿学科跻身世界先进行列。

　　另外，报告还显示，中国有 38个前沿学科进入核心论文数前三名，美国、英国、德国和日本分别有 133个、68个、55个和29个。中国在核心论文数排名第一的16个前沿学科分别来自化学与材料科学领域，物理领域，数学、计算机科学和工程领域，农业、植物学和动物学领域，生物科学领域和地球科学领域这6个领域。

　　其中，在化学与材料科学领域，中国在前沿学科的贡献度超过美国。在该领域19个前沿学科中，中国在9个前沿学科中核心论文数排名第一，美国有7个。

　　近年来，我国一些基础研究应用化趋势明显。基础研究成果转化周期缩短，基础研究与应用研究的界限日益模糊。

　　比如，在数学领域，发展型偏微分方程数值解法已成为应用数学领域迅速发展的一门学科，在航空航天、电磁学、石油勘探、半导装置模拟、水污染处理、海洋和气象学等方面都有重要的应用。这些数学物理方程的数值模拟方法研究属于当今科学与工程计算前沿研究领域，其中对于这些问题的高阶精度数值算法的设计、分析与应用一直是具有挑战性的课题。

　　从具体学科看，生物学、生命科学、化学、地球科学等基础学科，在基础研究的应用方面取得了显著进步。

　　以中国科学院上海生命科学院赵国屏为首席专家的“973”项目为例，该项目围绕新功能人造生物器件的设计原理、合成组装、模块构建、标准化建库以及在底盘细胞中集成与适配机制等关键科学问题和相关技术难点，以萜类化合物的人工异源合成为主要研究对象，取得了一些重要进展，尤其是在稀有人参皂苷CK、甜菊糖苷和丹参酮前体铁锈醇等重要药用食用萜类化合物的器件挖掘、集成及异源合成方面取得重要突破。此外，在元件模块的挖掘与合成技术创新等方面，亦取得显著进展。

　　合成生物学技术应用于肿瘤研究在国内外都是刚起步的探索性工作，以深圳大学蔡志明教授为首席的“973”项目“合成生物器件干预膀胱癌的基础研究”在系统生物学的基础上，将合成生物学技术应用于肿瘤治疗研究。项目发现了部分膀胱癌关键基因及通路，并在分析相关基因网络信息基础上，利用定量可控工程体系，表征膀胱癌发生发展过程中复杂事件的共性，挖掘出许多具有潜在利用价值的膀胱癌识别和治疗的复合靶标。

　　物理学方面，近场光镊是基于近场光学理论建立起来的可以对微粒实现稳定捕获和操作的新技术，相较基于单光束梯度力的传统远场光镊，近场光镊克服了光学分辨率衍射极限和热效应等众多因素的限制，可以实现对纳米量级微小粒子的捕获和操控。光镊因其独特的非接触、无损伤的特性被广泛应用于生物、物理和化学领域，特别是在生物领域，已经用于对细胞、病毒、细菌和DNA分子的研究。

　　在化学方面，随着我国战略性新兴产业的发展，新材料成为近几年来比较热门的研究方向，通过对不同种类材料性质的探索，解决生产生活中遇到的现实难题。超级电容器是介于传统电容器与化学电源之间的一种新型储能元件，它具有充电时间短、循环寿命长、功率特性好、温度范围宽和经济环保等优势，目前在很多领域都受到广泛关注。电极材料的发展趋势主要有两个方向：材料的复合化，利用不同材料间的协同作用，通过不同材料间的复合、掺杂等方式，以期得到性能优异的电极材料；材料的纳米化，纳米级材料不仅具有较高的比表面积，而且可以改善电子、离子传输扩散路径，从而提高电极性能。

　　此外，我国在基础研究的若干重要前沿领域，已具有深厚的积累，在应用方面也孕育着新的突破，如暗物质、新粒子发现、河内巡天，有望深化人类对宇宙的认知，进而在人类太空探索方面会起到重要作用；在高温超导与拓扑绝缘体、量子存储器、量子调控、介尺度科学等领域，有望探索发现新的物理和化学原理并产生应用价值；在合成生物学、脑科学等研究领域，探索生命的起源和创新科学思维方法成为可能。