1999年7月，由遗传发育所牵头，我国参与了国际人类基因组计划，成为继美国、英国、法国、德国、日本之后的第6个参与国，也是唯一的发展中国家。2000年4月，我国提前完成了国际人类基因组计划1%基因组序列工作框架图，测定了第3号染色体短臂上3 000万个碱基序列，绘制了达到99.99%覆盖率的完成图，为我国生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。
2000年，遗传发育所合作参加中国超级杂交水稻基因组计划。2001年10月，率先完成水稻（籼稻）基因工作框架图的绘制，并免费公布数据库。2002年12月，完成全球第一张农作物的全基因组精细图——籼稻基因组序列精细图的绘制，并研制成功世界第一个覆盖水稻全基因组的基因芯片，为保持我国在杂交水稻育种领域的国际领先地位奠定了基础。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖。
2014年，动物所成功破译了飞蝗的全基因组序列图谱，这是迄今人类破译的最大动物基因组，揭示了飞蝗聚群行为调控以及表型可塑性遗传、表观遗传调控机制；同时围绕种群暴发成灾机制等难题，取得系列突破性进展。获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。
9 《中国植物志》编研及生物多样性研究
2004年，中国高等植物资源的百科全书——《中国植物志》全部完成出版。该书由中科院（植物所、华南植物园、昆明植物所等）牵头，历经我国四代植物分类学家41年（1918—1959年）准备、45年（1959— 2004年）编研，全国80余家单位的312位作者和164位绘图人员通力协作完成。全书80卷126册，共5 000多万字，记载了中国维管束植物3 0 1科、3 4 0 8属、31 142种，包括9 080幅图版，是世界上已出版的规模最大、内容最丰富的植物志书。获2009年度国家自然科学奖一等奖。
《中国植物志》是植物学领域一项开拓性、创新性、系统性、基础性工程，是半个世纪以来中国植物学研究的标志性成果，具有重大学术价值，促进了我国植物学和生物学相关学科的发展，为陆地生态系统研究和植物资源开发利用提供了重要科学依据，对中国和全球生物多样性的可持续发展作出了重大贡献，并产生了深远影响。
此前，植物所牵头编写的《中国高等植物图鉴》和《中国高等植物科属检索表》，获1987年度国家自然科学奖一等奖；该所关于中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源的研究成果，获1993年度国家自然科学奖一等奖。
在生物多样性调查、收集保藏和保护利用方面，中科院通过战略生物资源网络建设，完成了植物园体系、标本馆体系、生物遗传资源库以及生物多样性监测及研究网络等基础资源平台建设，建立了较完整的种质资源数据库和信息共享管理系统。昆明植物所牵头于2009年建成了中国西南野生生物种质资源库，收集稀有濒危种、特有种、有重要经济价值及科学价值的野生植物种子近8万份，种质资源保藏能力达到国际领先水平。发起中国植物园联盟，实施“本土植物全覆盖计划”，对我国生物多样性保护起到重要支撑。中科院战略生物资源网络建设及在此基础上开展的科学研究，对促进我国生物多样性保护、生物技术产业发展和应对国际生物资源竞争具有重要战略意义。
10 古生物研究
南京古生物所于1984年发现了澄江动物化石群，之后进行了长达17年、多达3万余块化石的大规模采集和综合研究，取得了一系列举世瞩目的成果，第一次生动再现了5.3亿年前海洋动物世界的面貌，为揭示“寒武纪大爆发”奥秘提供了科学依据。该成果被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”，获2003年度国家自然科学奖一等奖。
