“十一五”期间，研制了中国首套全轴航次梯度测量系统，集成了航重勘查系统，研发了时间域航空电磁和伽马能谱勘查系统、2000 米深系列全液压岩心钻探设备、X射线荧光测井仪、大深度多功能电法仪和手提式 X 射线荧光仪等仪器。创新并丰富了岩性油气藏、前陆盆地、变质基岩油气成藏、古生界海相碳酸盐岩油气成藏、海相深层碳酸盐岩天然气成藏机理等地质理论。在变质基岩油气成藏理论及勘探配套技术的指导下，渤海湾盆地发现亿吨级储量区带。
煤田地质勘探研究建立了中国煤田聚煤规律和构造控煤作用理论，为煤炭资源综合勘查技术体系提供了有力支撑，提出集煤炭勘查、矿井建设、安全生产、环境保护和以煤为主、煤层气与之有一定成生关系的洁净新能源及共、伴生矿产资源勘查为一体的“煤炭资源综合勘查”新思路，形成了中国煤炭资源综合勘查理论新体系。以三维地震勘探为核心的物探技术、钻探技术和地质信息系统极大提高了勘探精度。
通过成矿规律和找矿方法研究，实现重点成矿带找矿突破。初步建立东天山、柴北缘等成矿带斑岩型铜矿、沉积变质型铅锌矿、矽卡岩型、岩浆熔离型铜镍矿、热液脉型铅锌矿、蚀变岩型金矿等 14 个重点矿床类型的矿床模型和找矿模式；建立了荒漠戈壁覆盖区、草原覆盖区、黄土覆盖区、干旱盐碱化区、高寒山区、森林沼泽覆盖区等 6 种特殊景观区地质找矿方法技术及组合；在云南红河、西藏甲马地区建立了勘查示范研究基地。
在一些国外长期以来一直采取限制政策的国际尖端技术研究方面，取得了突破性进展。例如，中国首套全轴航磁梯度测量系统已研制成功并投入试生产；集成了中国首套勘探型航空重力勘查技术系统，各项技术指标达到国际先进水平；完成宽幅高光谱成像载荷的原型样机详细方案设计，配套制冷机已经研制出样机。
在一些长期以来一直独占中国市场的国外技术研究方面，取得了实质性进展。例如：研制出气密性海水分层采样系统、气密性孔隙水原位采集系统和船载监测平台。2009年在南海中央海盆 4000 米水深海域成功采集了多个不同层位孔隙水样品，这是目前国际上首次直接从深海海底沉积物中获得原位孔隙水样品；研制一套微型温度测量仪，在2009 年度海洋四号船执行天然气水合物调查航次中进行了多个站位的海上试验，测试结果与德国同类设备对比显示，数据的一致性较好；研制出大功率多功能电磁探测仪器样机、2000 米地质勘探钻机成套设备，实际应用表明多项技术指标走在世界前列。
经创新研发，星－空－地立体调查技术体系基本建成，地质调查探测能力显著提升。围绕空中、地面、深部矿产勘查以及矿产综合利用等关键技术的研发和仪器的研制，涉及勘查技术的物探、化探、遥感、钻探、分析测试和矿产综合利用等六大领域，基本建成星－空－地面－地下立体对地勘查技术体系。卫星和航空对地观测技术、勘查地球物理技术、勘查地球化学技术、钻探技术等勘查技术和地质分析测试技术、矿产综合利用技术为资源勘查、环境调查、工程建设提供了有力支撑。一是集成开发了航空物探勘查技术系统，提高了数据采集能力。二是成功研制具国际先进水平的大深度重磁电地球物理测量仪器，打破了该领域国外垄断地位。三是地球化学勘查技术全方位发展应用，保持世界领先地位，特殊景观区域化探方法技术支撑了全国地球化学扫面计划；完成了中国西南四省区及南部地区 76 种元素区域化探图编制；面向资源、环境、农业、土地管护等多种目标，完善了生态环境地球化学调查技术；低密度地球化学填图技术处于全球地球化学填图领先水平；深穿透地球化学技术研究取得明显进展。四是建立了一套独具特色的遥感异常信息提取方法技术。五是卫星及航空遥感地质技术成功应用。六是成功研制 150 ～ 2000 米系列全液压岩心钻机，开发了高精度定向对接贯通井技术。七是地质测试分析技术取得重要进展，研制获得 141 个标准物质及监控样，研制成功痕量、超痕量、有机结合态元素等分析测试技术，显著提高了探测精度和范围。