2021年5月28日，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行纪录。EAST的这些成果，必将对中国新一代核聚变工程实验堆（CFETR）以及为人类的能源发展发挥重要作用。

　　2021年6月17日神舟十二号载人飞船将聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员送入太空，3名航天员进入天和核心舱，开启中国空间站有人长期驻留的时代。10月16日神舟十三号载人飞船将翟志刚、王亚平和叶光富3名航天员送入太空，进入天和核心舱。开始为期6个月的太空生活。

　　2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星。中国还是唯一一个一次性实现“绕、落、巡”的国家，中美之外的其他国家最多只做到过“绕”。“天问一号”与“祝融号”火星车将对火星的磁场、地质等许多性质进行探测，并为下一步实现火星采样返回打下基础。

　　2021年5月26日，中国科研团队发表《两种新型冠状灭活疫苗对成人新冠肺炎感染的保护效力评价》。研究结果显示，中国生物两款新冠灭活疫苗两针接种后14天，能在接种者体内诱导产生足够浓度的抗体，从而形成有效保护，且全人群中和抗体阳转率达99%以上，这是全球首个正式发表的新冠灭活疫苗Ⅲ期临床试验结果。

　　2021年9月23日，中国科学院天津工业生物所的科研人员成功创制了一条利用二氧化碳和氢气直接人工合成淀粉的技术路线，人工合成淀粉的速率是自然界玉米合成淀粉速率的8.5倍，这是人工合成淀粉从“0到1”的概念突破。未来，淀粉的工业化制造能够实现，这将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展。

　　2021年5月7日，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功研制出可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”。这是继2020年12月“九章”光量子计算机原型机发布后，我国在量子计算领域的又一重大进步。10月26日，“祖冲之号”升级为“祖冲之二号”。未来当“祖冲之号”原型机实现变为通用量子计算机的时候，它将在密码破解、新材料与新药物研发、交通统筹等领域具有潜在应用。

　　2021年6月25日，我国自营勘探开发的首个1500米超深水大气田“深海一号”能源站正式投产。这是我国深水油气开发和海洋工程装备技术的重大突破，标志着我国海洋石油勘探开发能力实现从300米深水向1500米超深水的历史性跨越。“深海一号”能源站投产后每年将向粤港澳大湾区和海南等地稳定供应深海天然气超30亿立方米，将对保障国家能源安全、带动周边区域经济发展和能源结构转型升级具有重要意义。

　　2021年5月17日，我国科学家利用国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”（LHAASO），在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到能量达1400万亿电子伏特的伽马光子。这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了对银河系粒子加速的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”时代。由于国外还没有具有类似探测能力的装置，LHAASO将主导这一领域10至20年。

　　2021年10月19日，中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台等科研团队利用超高空间分辨率铀-铅定年技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中富铀矿物进行分析，证实月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比之前确认的月球岩浆活动停止时间推迟了约8亿年。这个成果改变了我们对月球的热历史和岩浆历史的认识、对人类认识月球起源和演化具有重要的意义。

　　2021年10月10日，我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器在马里亚纳海沟最大下潜深度达到了10908米，海底连续作业时间超过8小时，填补了我国全海深无人无缆潜水器AUV技术与装备的空白。“海斗一号”连续万米深潜与科考应用的成功，标志着我国在全海深无人潜水器领域正在迈向国际领先水平，实现由“并跑”向“领跑”的转变。

　　2021年10月14日，联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会第一阶段会议今天通过《昆明宣言》。《宣言》承诺，确保制定、通过和实施一个有效的“2020年后全球生物多样性框架”，以扭转当前生物多样性丧失，并确保最迟在2030年使生物多样性走上恢复之路，进而全面实现“人与自然和谐共生”的2050年愿景。

　　2021年7月26日，美国深度思维公司宣布，其开发的人工智能算法“阿尔法折叠”对人类等20种模式生物的35万种蛋白质进行了结构预测计算，几乎覆盖了完整的人类蛋白质组。这项科研成果将为病理研究和药物研发提供了新的思路，这将给生命科学领域带来一场数据革命。

　　从2013到2019年的六年间，天文学家对宇宙进行迄今为止最大的一次调查。在758个夜晚的拍摄中，范围涵盖了整个天空的八分之一。经过细致的数据分析，2021年5月27日，来自全球七个国家25个研究机构，400多名科学家组成的暗能量巡天团队，绘制出了迄今最大、最精确的三维宇宙地图。不断更新的三维宇宙地图，将有助于科学家揭开隐藏于宇宙中的暗能量和暗物质的身份之谜。

　　2021年3月，中国和俄罗斯签署合作建设国际月球科研站谅解备忘录，开启全球参与月球探索的太空新时代。中俄合作建设月球科研站，是一个重大创新型的合作，意味着中俄将携手开拓人类对于月球研究、认知，乃至开发和利用的边疆；同时开创了国际合作的范本，合作既能降低双方科研投入的负担，又能够加快建设进度，还能实现共享研究资源。

　　“中国天眼”FAST是目前人类最有可能探测到纳赫兹引力波、发现特殊种类脉冲星的重大科技基础设施。在它工作的射电波段上的超强探测能力，将会在未来的10-20年里，保持世界领先地位。在开放合作中，“中国天眼”FAST将更好地发挥效能，促进重大成果产出，为全人类探索和认识宇宙作出贡献。

　　2021年2月19日，美国“火星2020”任务中的毅力号火星车经过6个多月的飞行，成功着陆火星，正式开启探测之旅。这也是美国送往火星的第五辆火星车。它能采集样本，并且还携带了一架重1.8公斤，高0.5米，螺旋桨直径1.2米的火星直升机， “毅力号”是迄今为止人类研制的最复杂的火星车。

　　2021年11月19日，一款具有我国自主知识产权的新冠肺炎治疗性抗体新药JS016正在积极推进III期临床试验。JS016具有独特的靶向性，可针对新冠病毒精准进攻，能阻止病毒进入细胞，快速产生作用。JS016与另一中和抗体联合使用已获得全球15个国家紧急使用授权，安全性、有效性获得世界性认可，为全球新冠肺炎疫情的防控提供了中国智慧。

　　2021年1月7日，中国科学技术大学潘建伟院士团队发表论文，宣布中国的天地一体化量子通信网络接近了实用的条件。这是研究团队对2016年发射的“墨子号”量子科学实验卫星与2017年开通的量子保密通信骨干网“京沪干线”运行几年来的总结，它们共同构成了世界上首个天地一体化广域量子通信网络，实现了跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发。未来，也将为实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定科学与技术基础。

　　2021年8月25日，德国著名物理学家奥利弗•施密特教授领导的国际团队成功研发体积仅为0.001立方毫米生物超级电容器，是此前最小能源存储设备的1/3000。它植入生物体内，具有完全相容性，不会产生排异性。这种微小的生物储能设备将为下一代生物医学的血管内植入物和微型机器人系统的应用开辟了可能性，包括疾病诊断、药物递送，甚至帮助人们发现早期癌症。未来，将在医疗领域拥有相当广泛的应用前景。

　　2021年2月19日，来自澳大利亚、美国和中国的3个科研团队分别独立对天鹅座X1恒星级黑洞进行了最新精确测量，发现这是迄今为止人类发现并确认的唯一一个大质量的恒星级黑洞，且自转速度接近光速，该发现有助于进一步了解宇宙的起源和演化，探寻地球的未来。