南京大学建立了中国最早的现代科学研究实验室。截至2010年5月，南京大学共取得国家自然科学奖一等奖1 项，二等奖12项，名列大陆高校第一。
在最能反映基础研究水平的SCI论文榜上，发表论文数连续7年第一，被引用次数连续8年第一;在国际顶尖杂志《Science》和《Nature》发表的论文数全国第一。
截至2013年，南京大学的化学、物理、材料科学、地球科学、工程、环境、生态和临床医学均进入了全球研究机构排名的前1%，物理、化学是南京大学在全球学术界内最为活跃的研究领域。其最活跃的几个学科为：应用物理、凝聚态物理学、多学科材料学、多学科化学，以及无机化学和原子化学。按论文总数排名计算，南京大学化学排名最高，名列全球第20位;按总被引次数排名计算，同样是化学排名最高，在全球范围内排在第79位。南京大学在全球前1%研究机构中，论文总数排名184位，总被引次数排名429。
截至2013年7月，南京大学有37位博士的学位论文入选 全国优秀博士学位论文、44位博士的学位论文入选全国优秀博士学位论文提名论文南京大学有25部教材由教育部及国务院学位委员会办公室推荐为全国研究生教学用书。
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