生命科学与技术学院高绍荣教授牵头完成的项目“早期胚胎发育与体细胞重编程的表观调控机制研究”，获国家自然科学奖二等奖，主要完成人还包括生命科学与技术学院高亚威教授、张勇教授、陈嘉瑜教授等。项目以表观遗传调控作为突破口，利用早期胚胎发育和细胞重编程体系，发现多种表观遗传修饰如核心组蛋白甲基化修饰，以及DNA甲基化修饰的改变是早期胚胎发育和细胞重编程的正确发生的关键。通过系统性研究，团队成功解析了多个表观修饰调控基因表达进而影响细胞命运转变的分子机制，为细胞命运转变机制解析与生命本源调控的探索奠定了重要基础。
团队的核心成果之一就是关注生命最初的胚胎发育阶段，两种组蛋白修饰的重塑。团队在世界上第一次建立起了小鼠植入前胚胎发育过程中的组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰动态图谱，发现植入前胚胎发育特殊的表观遗传调控机制，研究为进一步研究植入前胚胎发育以及早期细胞分化的表观遗传调控机制打开了一扇大门。研究发现，精卵受精后卵母细胞原本具有的非经典H3K4me3 修饰会被迅速擦除，启动子区域的H3K4me3 修饰会从2-细胞阶段开始迅速建立，而H3K27me3 修饰的建立相对缓慢，所以二价基因的产生也相对较晚。更有趣的是，植入前胚胎的很多启动子附近会形成很宽的H3K4me3修饰覆盖区域，其出现调控了早期胚胎重要基因的高表达并参与后续细胞的分化调控。研究发现早期胚胎中组蛋白修饰的调控如果出现异常，就会导致胚胎发育异常，甚至导致胚胎在植入前就会发生死亡。
团队的另外一项研究成果是，揭示了体细胞核移植胚胎的表观遗传缺陷。团队为弄清克隆胚胎发育阻滞的分子机制，将单细胞测序与胚胎活检技术相结合，首次建立了不同发育命运的克隆胚胎的转录组动态图谱，从而发现与阻滞紧密相关的表观调控因子，并证明组蛋白修饰去除异常是导致核移植胚胎发育低下的重要原因。通过纠正两个关键组蛋白去甲基化酶Kdm4b和Kdm5b的表达缺陷，极大提高了克隆胚胎发育率与克隆小鼠的出生率。这一发现为我国科学家体细胞克隆猴的成功奠定了重要理论基础。此外，团队还聚焦转录因子诱导实现的体细胞重编程过程，揭示了DNA 去甲基化酶与核心转录因子调控体细胞诱导重编程的关键分子机制，发现提高体细胞重编程诱导效率，降低诱导多能干细胞致癌风险的改进方案。
团队的多项研究成果分别发表于《自然》（Nature）、《细胞干细胞》（Cell Stem Cell，两篇）、《美国科学院院报》（PNAS）等权威学术期刊。项目第一完成人高绍荣教授多次受邀为《细胞》《细胞干细胞》等杂志撰写评述，并受邀多次在国际干细胞学会年会作特邀报告。
医学院、附属第十人民医院张海军教授牵头完成的项目“血管通路数字诊疗关键技术体系建立及其临床应用”，获国家科学技术进步奖二等奖。心脑血管疾病和肿瘤是威胁人类健康三大疾病，临床上实施救治需建立中心血管通路，每年全球近2000万例，我国500万例。传统血管通路建立存在穿刺难、定位差、并发症多三大临床挑战。项目团队历经10余年医工交叉与转化研究，创建了新的中心血管通路技术体系，取得系列创新成果。一是创建了靶血管分析与筛选技术。针对穿刺靶血管筛选影响通路性能的难题，提出基于彩色超声多普勒血流测定穿刺靶区多参数选择方法，实现对靶血管直径、向心血流速度等生物特性的精准分析，提高穿刺成功率。研制中心血管通路心电超声多普勒一体化诊疗系统，将血管筛选、穿刺成像和心电导航融于一机，实现临床操作的集成化、小型化、高速化。二是创建穿刺复合增强显像技术。发明双头超声换能器和图像空间复合增强显示技术，提高了图像清晰度，消除了穿刺视野盲区，实现穿刺全程实时监控。三是创建血管内生物电精准导航技术。针对传统导管尖端体内定位采用X线解剖标志目测法定位误差大、并发症多、患者需反复照射X线等缺陷，发明导管尖端的生物电精准导航，减少患者X线接触，提高临床定位准确度，降低异位、移位等并发症发生率。
项目取得国家授权发明专利26项，国家医疗器械注册证11个，编制行业标准4项；发表高水平论文200余篇，主编学术专著3部，牵头出版临床专家共识1部。成果推广至全国1000余家医院，为广大患者降低了并发症，降低了医疗费用。产品打破国外技术垄断，替代进口并出口30个国家和地区；建设国家级工程实验室1个，孵化国家高新技术企业2家；获得2019年省级技术发明奖一等奖，取得较好的社会和经济效益。
此外，以同济大学为第二完成单位，同济大学兼职教授降林华为第一完成人、环境科学与工程学院徐夫元教授为第二完成人、段宁院士为第三完成人、曹江林副教授为第五完成人合作完成的项目“锌电解典型重金属污染物源头削减关键共性技术与大型成套装备”，以同济大学为主要完成单位、土木工程学院张子新教授为主要完成人合作完成的项目“深部复合地层隧（巷）道TBM安全高效掘进控制关键技术”，分获国家科学技术进步奖二等奖；以同济大学为主要完成单位、土木工程学院潘钻峰副教授为主要完成人合作完成的项目“预应力结构服役效能提升关键技术与应用”，获国家技术发明奖二等奖。
此次，同济大学还有多位校友牵头完成或合作完成的一批重要科技成果荣获2020年度国家科学技术奖。其中，1978级海洋地质本科和1982级海洋地质硕士校友、中国科学院地质与地球物理研究所研究员吕厚远牵头完成，1985级海洋地质博士校友、中国科学院地质与地球物理研究所研究员吴乃琴合作完成的项目“二万年以来东亚古气候变化与农耕文化发展”，获国家自然科学奖二等奖；1991级环境工程博士校友、中国科学技术大学教授俞汉青牵头完成的项目“城镇污水处理厂智能监控和优化运行关键技术及应用”，获国家科学技术进步奖二等奖；2002级计算机科学与技术本科校友、中国科学院计算技术研究所研究员郭崎合作完成的项目“深度学习处理器体系结构新范式”，获国家自然科学奖二等奖；1996级岩土工程博士校友、上海港湾基础建设（集团）股份有限公司设计中心负责人楼晓明合作完成的项目“超软土地基排水体防淤堵高效处理技术”，获国家技术发明奖二等奖。
