2021 年度评选是从 2020 年 12 月 1 日至 2021 年 11 月 30 日期间被正式发表或完成的研究成果中推荐出310 项科学研究进展，再从这310项中遴选出30项进展进入终选。
终选是由中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人、原 973 计划顾问组和咨询组专家、及项目首席科学家在内的 3500 余位知名专家，通过网上投票的方式，在 30 项候选科学进展中选出得票数排名前十的项目，入选“2021 年度中国科学十大进展”。
2022 年 2 月 28 日，2021 年度中国科学十大进展正式揭晓。根据得票数的高低，入选的 10 项重大科学进展分别是：
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火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星；
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中国空间站天和核心舱成功发射，神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接；
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从二氧化碳到淀粉的人工合成；
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嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘；
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揭示 SARS-CoV-2 逃逸抗病毒药物机制；
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FAST 捕获世界最大快速射电暴样本；
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实现高性能纤维锂离子电池规模化制备；
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可编程二维 62 比特超导处理器“祖冲之号”的量子行走；
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自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟；
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揭示鸟类迁徙路线成因和长距离迁徙关键基因。
以上入选的重大科学成果涵盖了深空、生命科学、生物现象、高新科技等核心科研领域。
