截至2014年05月，学校已有数学、物理、化学、生物学与生物化学、工程学、临床医学、环境科学与生态学、材料科学、药理学与毒物学、农业科学共10个学科进入全球研究机构排名(ESI)的前1%，位列高校第九，其中，化学进入世界前50名，数学进入世界前100名，ESI篇均引用次数位列高校第三。
2007年获国家技术发明二等奖一项。2009年获国家科技进步二等奖一项获教育部高校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)27项。2010年，获国家自然科学二等奖1项;分别被SCIE、EI、CPCI-S收录论文1226篇、656篇、231篇;获天津市第十一届社会科学优秀成果一等奖11项、二等奖31项、三等奖30项。2011年，获国家自然科学二等奖1项;获中国青年科技奖1项;获天津市科学技术奖8项(包括自然科学一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，技术发明二等奖1项、三等奖1项，科技进步二等奖1项、三等奖1项);1篇博士论文入选2011年全国百篇优秀博士论文(累计20篇)。
在自然科学方面，学校SCI论文数量居全国高校前列，其中在有机化学、农药化学、基础数学、应用数学和光学等领域的部分研究成果都已达到国际先进水平，薄膜光电子等一批尖端高新技术的研究与开发为中国现代化建设作出了贡献。2003至2011年间，南开大学获得了9项国家自然科学二等奖。
2007年至2013年，学校获得国家自然科学二等奖2项、国家科技进步二等奖1项、国家技术发明二等奖1项2012年，被SCI收录论文1292篇，被EI收录论文633篇，被CPCI-S收录论文90篇;表现不俗论文数496篇，所占比例居全国高校第二位。
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