2021 年度評選是從 2020 年 12 月 1 日至 2021 年 11 月 30 日期間被正式發表或完成的研究成果中推薦出310 項科學研究進展，再從這310項中遴選出30項進展進入終選。
終選是由中國科學院院士、中國工程院院士、國家重點實驗室主任、國家重點研發計劃有關重點專項總體專家組成員和項目負責人、原 973 計劃顧問組和咨詢組專家、及項目首席科學家在內的 3500 余位知名專家，通過網上投票的方式，在 30 項候選科學進展中選出得票數排名前十的項目，入選“2021 年度中國科學十大進展”。
2022 年 2 月 28 日，2021 年度中國科學十大進展正式揭曉。根據得票數的高低，入選的 10 項重大科學進展分別是：
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火星探測任務天問一號探測器成功著陸火星；
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中國空間站天和核心艙成功發射，神舟十二號、十三號載人飛船成功發射并與天和核心艙成功完成對接；
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從二氧化碳到淀粉的人工合成；
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嫦娥五號月球樣品揭示月球演化奧秘；
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揭示 SARS-CoV-2 逃逸抗病毒藥物機制；
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FAST 捕獲世界最大快速射電暴樣本；
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實現高性能纖維鋰離子電池規?；苽?；
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可編程二維 62 比特超導處理器“祖沖之號”的量子行走；
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自供電軟機器人成功挑戰馬里亞納海溝；
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揭示鳥類遷徙路線成因和長距離遷徙關鍵基因。
以上入選的重大科學成果涵蓋了深空、生命科學、生物現象、高新科技等核心科研領域。
