施一公教授主要运用生化和生物物理的手段研究细胞凋亡的分子机制、重要膜蛋白以及细胞内生物大分子机器的结构与功能，解析了真核信使RNA剪接体关键复合物结构，揭示了活性部位及分子层面机理。曾获舍尔学者基金会颁发的舍尔学者奖及雷拓爱伦基金会颁发的雷拓爱伦学者奖，2003年“鄂文西格青年科学家奖”、2010年国际赛克勒生物物理学奖、2010年香港求是基金会杰出科学家奖、2010年谈家桢生命科学终身成就奖、2014年度瑞典皇家科学院爱明诺夫奖、2014年“吴阶平-保罗•杨森医学药学奖”、2015-2016影响世界华人大奖、2016年何梁何利科学技术成就奖、2017年未来科学大奖“生命科学奖”、2017年中源协和生命医学奖成就奖、2020年度陈嘉庚科学奖，2013年5月入选欧洲分子生物学组织（EMBO）外籍成员。