“十一五”期间，中国计量科学研究院启动了新能源、新材料及纳米、生物安全、环境计量、医学计量和仪器仪表等六个计量新领域关键技术和量值传递体系预研究。其中，新材料及纳米计量和医学计量两个项目作为“十二五”国家科技支撑计划项目已通过专家论证。

根据国家经济社会发展的需要，中国计量科学研究院在航天工程、北京奥运、三峡工程、西气东输、节能减排、食品安全、医疗卫生和法庭科学等方面的研究取得了长足进展。

中国计量科学研究院自主研发的铯原子时间频率基准钟为北斗卫星导航定位系统提供服务;建立的高精度激光二坐标标准装置打破了集成电路和液晶显示制造业所需的核心部件——掩膜板的量值溯源长期依赖发达国家的局面，解决了行业难题，填补了国内空白。

同时，中国计量科学研究院建立的呼吸机和输液泵测量校准标准和溯源体系，在服务甲型流感防治方面做出了贡献;研究建立的水大流量计量与三峡流量计量标准装置，解决了三峡电站超声流量计准确评估大口径水流量难题，为评价三峡电站发电效率提供技术支持;在法庭科学中违禁物质的标准物质的研究，为司法领域准确判案提供了技术支撑。

为了应对国际单位制重大变革，提高国家竞争力，中国计量科学研究院还开展了“以量子物理为基础的新一代计量基标准研究”，这些计量前沿重大项目包括10项基础性、前瞻性和创新性的课题。这些课题技术难度大、水平高，如锶原子光钟、功率天平、光学辐射量子标准等，中国计量科学研究院的研究均取得了重大技术突破和阶段成果。