潘建伟院士主要研究成果有：

1. 发展了一种新的凝聚态物理方法——“分子动力学方法”，用于研究复杂体系的行为。
2. 将量子化学、密度泛函理论、分子动力学及其他相关技术相结合，开展了复杂体系中的微观过程、性能及作用机制的定量理论预测。
3. 研发了一套新型数字化工具——“量子化学实验室”，能够快速而准确地预测复杂体系中物质性能。
4. 利用量子化学实验室工具，对水的表征及其流体性能进行了详尽的深入探讨；并探明了水-固界面上各向异性作用机制。
5. 成功地将量子化学方法应用到生物大分子体系中，开展了生物大分子归一化及扫描方法的球形核心优化方法、图形核心优化方法以及原子内/原子间相依作用机制的球形核心优化方法。
6. 成功地将量子散射球归一仪应用到生物大分子中，对比不同生物大分子之间进行对比和评价。