2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。科研人员称新纪录进一步证明核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定物理和工程基础。

　　神舟十三号载人飞船16日在长征二号F遥十三运载火箭的托举下点火升空，开始我国迄今为止时间最长的载人飞行，航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功入驻天和核心舱，中国空间站有人长期驻留时代到来。

　　科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，5月15日7时18分，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。

　　5月26日，国际医学期刊《美国医学会杂志》刊登了国药集团中国生物发表的《两种新型冠状病毒灭活疫苗对新冠肺炎感染的保护效力评价》。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，也是中国新冠疫苗Ⅲ期临床试验结果的首次发表。

　　二氧化碳能合成淀粉吗？对这个貌似天方夜谭的问题，中国科学家历时6年多科研攻关给出肯定和详细的答案。继上世纪60年代在世界上首次完工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。

　　继“九章”量子计算机原型机发布后，我国首个可操纵的超导量子计算机体系“祖冲之号”问世。该成果将为促进中国在超导量子系统上实现量子优越性奠定了技术基础，也为后续具有重大实用价值的通用量子计算的研发提供支持。

　　6月25日， “深海一号”正式投产，这标志着我国深海油气勘探开发从水深300米到1500米的迈进取得了重大进展。目前各环节进入最后的冲刺阶段。

　　5月17日，中国科学院高能物理研究所公布，国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”记录到1.4PeV电子伏伽马光子。这是人类迄今观测到的最高能量光子，有助于进一步解开宇宙线，

　　10月19日，中国科学院发布了嫦娥五号月球科研样品最新研究成果，报道了围绕这些重要科学问题取得的突破性进展。

　　在10月结束的我国马里亚纳海沟深渊科学考察中，由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器首次实现了对“挑战者深渊”西部凹陷区的大范围全覆盖声学巡航探测，标志着我国全海深无人潜水器正式跨入万米科考应用新阶段。

　　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10月13日通过《昆明宣言》。《宣言》承诺加快并加强制定、更新本国生物多样性保护战略与行动计划；优化和建立有效的保护地体系；积极完善全球环境法律框架；增加为发展中国家提供实施“2020年后全球生物多样性框架”所需的资金、技术和能力建设支持。

　　谷歌旗下深度思维公司研发的“阿尔法折叠2”系统（AlphaFold2），实现了人工智能预测蛋白质结构的突破。如今，复旦大学在人工智能预测蛋白质三维结构的精度上，超越了“阿尔法折叠2”。

　　以探测宇宙加速膨胀机理为目的的暗能量巡天（DES）项目在《皇家天文学会月报》等期刊网站在线发表了一张三维宇宙地图可以提供宇宙历史的最详细的记录。2013~2019年间，DES团队利用位于智利托洛洛山美洲际天文台的维克托·M·布兰科望远镜调查了南天球1/4的天空，其曝光范围包括3亿个星系。这项在同类研究中规模最大的对南天球星空的调查，重建了质量是如何在空间和时间上传播的。

　　中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团公司联合主办的国际月球科研站宣介会在南京召开。俄罗斯国家航天集团公司第一副总经理乌里奇奇致辞并代表俄中双方发布《中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团公司关于合作建设国际月球科研站的联合声明》。

　　中国科学院国家天文台称，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜，简称FAST，向全世界天文学家发出邀约，征集观测申请。本次征集项目的评审结果将于2021年7月20日对外公布，观测时间将从2021年8月1日开始。

　　美国东部时间2月18日下午3点55分，美国“毅力号”火星探测器成功着陆火星。美国国家航空航天局（NASA）随后公布了“毅力号”降落在火星上的杰泽罗陨石坑的第一张照片。据悉，“毅力号”是美国国家航空航天局（NASA）耗资22亿美元打造的最新火星探测器，而此次它在火星将首次进行挖土返回作业，但返回时间却定在6年之后。

　　中国科学院微生物研究所称，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已完成国际多中心Ⅱ期临床试验，正在积极推进Ⅲ期临床试验。

　　1月7日，我国科研团队宣布成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形。

　　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出迄今为止最小的生物超级电容器，这种生物相容性储能系统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。

　　来自澳大利亚、美国和中国的三个科研团队分别对历史上发现的第一个恒星级黑洞——天鹅座X1(Cygnus X-1)的距离、质量、自旋及其演化作出最为精确的测量和限制，发现该X射线倍太阳质量的黑洞，且自转速度极接近光速。这是科学家迄今发现并确认的唯一一个黑洞质量超过20倍太阳质量、且自转如此之快的X射线双星系统。