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。

陈教授获得的荣誉包括：
首位获得IMES Award（国际代谢工程奖）的中国大陆科学家（2023）、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