长期从事分子反应动力学研究工作，领导研制了多套具有国际先进水平的实验研究装置。截止到2011年，在国际学术刊物上发表论文200余篇，其中Science 8 篇，Nature 1 篇，PNAS 4篇，Phys. Rev. Lett. 8 篇，J. Am. Chem. Soc. 1 篇。研究成果在2006年、2007年被选为“中国十大科技进展新闻”。已被邀请为多个国际著名综述杂志撰写综述性文章，如年度物理化学综述 (Annual Review of Physical Chemistry), 化学研究评论(Accounts of Chemical Research)等。培养了一批优秀的博士研究生，其中有5人获得中国科学院院长特别奖，1人获得全国百篇优秀博士论文。
曾获海外华人物理协会2001-2002 年度亚洲成就奖，2001 年国际自由基会议Broida 奖，2007 年中国科学院杰出科学成就奖(个人奖)，2007 年辽宁省自然科学一等奖，2008 年何梁何利基金科技进步奖(化学奖)，2008 年周光召基金会杰出青年基础研究奖，2008 年国家自然科学二等奖，2009 年长江学者成就奖，2010 年陈嘉庚科学奖(化学科学奖)和2011年德国洪堡研究奖。应邀担任美国化学会的物理化学杂志（Journal of Physical Chemistry）的高级编辑，化学物理学报（Chinese Journal of Chemical Physics）的主编，以及国际物理化学评论 (International Reviews in Physical Chemistry）、化学学会综述(Chemical Society Reviews)、物理化学化学物理(PCCP)和化学物理通讯（Chem. Phys. Lett.）等杂志的编委。此外，他还应邀担任了国际分子束会议，国际分子光谱会议（Ohio）以及国际立体动力学会议的咨询委员。
