1. 创立清华大学高等研究院：1997年创立清华高等研究中心（后为高等研究院），捐赠100万美元并筹款支持建设，引入国际顶尖科研管理机制，在量子物质、拓扑材料等领域产出国际领先成果。

2. 协助多所高校建理论物理机构：助力中山大学、南开大学等设立理论物理研究基地，整体提升中国基础学科科研实力。

3. 高龄坚守讲台授课：2003年回国后，82岁仍为清华本科生讲授“普通物理”，深入浅出传递基础科学思维，深受学生喜爱。

4. 培育顶尖科研人才：直接指导孙昌璞等多名学生，多人后来当选两院院士，成为中国科研中坚力量。

5. 引进世界级科学家：以诚意动员姚期智（图灵奖得主）、王小云（密码学家）、林家翘等全职回国，大幅提升相关领域国际竞争力。

6. 发起CUSPEA项目：选拔推荐千余名学者赴美深造，十年间输送915名物理学子，为中国科研储备顶尖人才。

7. 推动科研评价体系改革：2003年提出《关于中国科技发展的几点建议》，力主“问题驱动型研究”，为“破五唯”政策奠定基础。

8. 优化科研经费分配机制：2006年建议设立“稳定支持基金”，推动基础研究经费从“项目制”向“机构制”转型，提升科研效率。

9. 力推重大科研设施建设：2000年力荐建设“上海光源”，该第三代同步辐射光源成为基础研究“航母”，支撑多项顶级成果。

10. 大额捐赠支持科研教育：累计捐赠超700万美金（含诺贝尔奖金、清华薪资、售房款项等），捐赠6000余册藏书建立“图书室”。

11. 特殊时期保护科学家：1971年回国时主动要求会见邓稼先等同学，间接改善特殊时期一批科学家的处境。

12. 开创中美学术交流先河：1971年成为中美解禁后首位归国的华裔知名科学家，打破海外华裔学者归国心理壁垒，掀起访华热潮。

13. 搭建民间外交桥梁：1977年牵头成立全美华人协会并任会长，1979年为邓同志访美主持欢迎宴会，阐释中国发展愿景，化解国际误解。

14. 资助国内学者赴美进修：设立“对华教育交流委员会”，募集资金资助近百名国内学者赴美，这些学者后来撑起半导体、激光等关键领域。

15. 推动两岸学术交流：1986年以学者身份访台，呼吁两岸统一，促进两岸学术往来与民间沟通。

16. 长期支持中国科协事业：2000年至2013年间9次出席中国科协年会，多次作主题报告，为学术交流注入活力。

17. 深耕科学普及工作：通过“大师讲科普”等活动，用通俗语言阐释深奥科学原理，向公众尤其是青少年传播科学精神。

18. 捐赠珍贵学术资料：2021年向清华大学无偿捐赠个人手稿、来往书信、影像资料等2000余件，支持教学科研与文化传承。

19. 引领院士身份回归潮流：2015年正式放弃美国国籍转为中国科学院院士，开外籍院士转中国院士先河，彰显中国开放包容。

20. 国际舞台捍卫祖国尊严：面对不利祖国的言论始终挺身而出据理力争，以科学家公信力成为中国坚定代言人，增进国际社会对中国的理解。