“金钉子”是全球年代地层划分对比的国际标准。截至2018年7月，在全球确定的60多个“金钉子”中，我国有11个，居全球之首，其中7个（长兴阶、排碧阶、吴家坪阶、赫南特阶、古丈阶、江山阶、乌溜阶）由南京古生物所完成。 古脊椎所基于多年持续的大规模野外调查和发掘，开展辽西热河脊椎动物群研究，取得了一系列重大发现和原创成果，丰富了人类对早白垩世陆地生态系统的认识，在脊椎动物许多类群的起源和系统演化研究方面具有重大意义。获2003年度中国科学院杰出科技成就奖，入选《时代周刊》 2007年度世界十大科技发现、《科学》 2014年度十大科学突破。
古脊椎所通过对8万—12万年前东亚地区最早的现代人化石的发现和研究，否认了现代人“非洲起源说”的部分观点，提出了现代人在东亚出现与扩散的新假说，为研究东亚人类演化规律提供了重要化石证据，将中国古人类演化研究推进到国际前沿水平。相关成果入选《自然》 2014年度十大科学事件。
11 第四纪环境研究
第四纪环境领域是近年来全球变化研究的热点。地质地球所、地球环境所、寒旱所等单位，以黄土、冰川为古环境研究的重要载体，在第四纪地质学与环境研究中取得了一系列重要成果，为认识全球环境演变规律、理解现今环境变化原因、评估未来环境发展趋势提供了科学依据，处于国际地球科学前沿。
在第四纪黄土环境研究方面，中科院提出“新风成学说”，该学说基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史，推动了地球环境科学发展，对黄土高原水土保持、植被重建、沙地治理等具有重要实践意义，为国家黄土高原综合治理提供了决策支撑。“黄土高原综合治理定位试验研究”获1993年度国家科学技术进步奖一等奖。
在第四纪冰川研究方面，中科院查清了我国第四纪冰川分布及特征，编绘了我国第四纪冰川分布图，突破了传统第四纪四次冰期学说，发展了国际第四纪冰川与环境变化研究科学理论，对未来水资源变化和环境演变及可持续发展具有重要意义。
12 东亚大气环流研究
大气环流研究是揭示大气运动规律、探索全球气候变化、进行气候预测和天气预报的重要途径。大气所、地球物理所对东亚大气环流运动规律进行了系统深入研究，原创性提出了气候突变概念，发现东亚和北美环流在过渡季节有急剧变化的现象，研究发现并证明了阻塞高压在持续异常天气预报中的重要性，揭示了东亚大气环流对中国气候的影响机理。获1987年度国家自然科学奖一等奖。
东亚大气环流研究为我国20世纪80年代建立数值天气预报模式奠定了理论基础。1980年，大气所与中央气象台等合作成立了“联合数值预报室”，将系列成果发展成为我国气象业务的主要模式；1982年，中央气象台按此模式首次作出72小时数值天气预报。
13 数学机械化方法与辛几何算法
20世纪70—80年代，系统所发展了中国传统数学的算法化思想，提出了用计算机证明几何定理的高效代数方法——“吴方法”，开创了数学机械化这一新兴交叉学科方向。这是目前符号求解代数与微分代数方程组最完整的方法之一，已应用于解决机器人运动学、智能CAD、视觉定位、数控最优插补、密码分析、物理规律自动发现、天体运行中心构形等数学交叉科学问题，标志着我国在自动推理研究领域达到国际领先水平。
