戴宏杰是国际纳米科技领域的领军人物之一。他在该领域发表SCI论文300余篇，其中包括《Science》和《Nature》20篇，《Nature》子刊33篇。论文的SCI总引用次数约12万次，H-index为120。在2011汤森路透全球顶尖一百位化学家榜单上，他排名世界第七、华人第一。他是2018年汤森路透全球24名同时在物理、化学及材料三个领域的高引用科学家之一。

戴宏杰的科研成就包括（1）开拓和发展了化学气相沉积合成碳纳米管和通过溶液相剪切获取石墨烯纳米带等纳米碳材料可控制备方法，有力推动了碳纳米材料的物性研究和应用探索。（2）基于纳米碳材料发展新型光电子器件，研发出纳米管与金属实现欧姆接触的工艺方法并首创了高介电材料在纳米管表面均匀成核和生长方法，构筑了高性能场效应晶体管。（3）开拓纳米材料在生物医学领域的应用，实现药物、蛋白、抗体的定向输运和肿瘤的光热治疗，提高医学成像的分辨率和穿透深度，可实时观察单根血管和其中的血液流动。（4）发展多种碳纳米材料和无机材料的复合体系，用于提升电催化、水相电池、铝离子电池等的性能。由此荣获了美国4大科技协会（化学、物理、材料协会和国立卫生研究院）的专业奖。

戴宏杰积极推动国内基础研究、人才培养和学术交流。他获首批国家杰出青年基金（B类），任教育部 “长江学者”讲座教授。2004年以来每年定期回国1-2月，开展科研合作，全方位参与学科规划及人才引进。他长期参与国家级科研项目及人才奖励的评选，主持了“求是杰出科学家奖”化学类的评奖。

戴宏杰积极鼓励学生全职回国工作，已经有一批学生活跃在国内教学和科研领域，其中包括国家杰青6名、长江教授2名，国家优青8名、青年千人14名。

戴宏杰注重科技成果在国内的转化。他的铝电池发明获2016年美国R&D100 Award，其产业化与清华深圳研究院等国内单位密切合作，已进入中试阶段。其纳米生物科研成果在深圳无微华斯公司实现了转化，4项疾病检测产品已获得了中国药监局认证。

戴宏杰2008年发起创办了由清华大学出版社与Springer合作发行的英文期刊《Nano Research》，从创刊起一直担任期刊主编。该期刊2018年影响因子为8.5，每年发表研究论文360余篇，是一份具有国际影响力的中国学术杂志，为中国科技期刊地位的提升做出了贡献。期刊先后得到14项国家奖励。