物质绿色创造与制造海河实验室主要依托南开大学与天津大学在物质绿色创制领域拥有深厚的学术基础，基础实力在高端材料、工业放大、能源利用、生物医药等科技方向位于全国前列。
在手性合成催化剂方面，周其林院士团队历经二十年研究，发展了一类全新的手性螺环配体骨架结构，将人工催化合成的极限提升到一个新的高度，已被应用于200余种有机合成反应中。研究成果获2019年度国家自然科学一等奖（为2019年唯一，实现了天津市在该奖项上的历史性突破），周其林院士获未来科学大奖物质科学奖。
在绿色农药创制方面，李正名院士团队成功创制出我国第一个具有自主知识产权的超高效“绿色除草剂”，填补了我国谷田除草剂的技术空白，已在全国推广500万亩以上，在吉林省松原市优质谷子经济区实现了科技惠农和精准扶贫。研究成果获2007年度国家技术发明二等奖，入选改革开放40周年高校科技创新成就展。
在绿色精制结晶工艺方面，王静康院士团队面对国外高端药物——硫酸氢氯吡格雷晶形专利封锁，成功实现纯I晶型硫酸氢氯吡格雷（“泰嘉”）的规模化制备，在深圳信立泰药业股份有限公司成功实现产业化，成为首批通过“国家仿制药质量和疗效一致性评价”的唯一抗血栓药物品种。研究成果获2015年度国家科技进步二等奖。
在新能源材料创制方面，陈军院士团队开发系列新型尖晶石、层状氧化物、羰基电极材料和复合固态电解质，实现了羰基类材料的可逆容量新纪录，发展了多种高能量密度的锂、钠、锌、铝离子电池及可充电金属空气电池，在绿色高能电池应用与电池安全性能提升方面做出了重要贡献，相关成果在南开大学-渤海新区绿色化工研究院进行孵化，并与天津市捷威动力工业有限公司合作生产，研究成果先后获2011年度国家自然科学二等奖和2020年高等学校科学研究优秀成果奖自然科学一等奖；陈永胜教授团队发展了具有独特结构与性质的有机寡聚物光伏材料、三维石墨烯材料及碳纳米复合能源材料等，构建了系列高效有机太阳能电池及能量存储与转化器件，多次刷新光电转换效率。实现尺寸和层数可控的百公斤级氧化石墨烯的宏量制备，以其发展的石墨烯改性材料电极技术在天津普兰纳米科技有限公司实现转化，销售收入超过一亿元，研究成果发表于Science，获2018年度国家自然科学二等奖。
在绿色催化过程表界面结构调控方面，巩金龙教授和李兰冬教授团队建立催化剂缺陷位的新型调控方法，发现催化剂空间限域结构对反应过程的动力学微观影响机制，成果应用于煤制乙二醇、合成气经二甲醚制无水乙醇等工程放大。研究成果发表于Science，获2019年度国家自然科学二等奖。
在液体燃料研究领域，实验室研究团队突破新型碳氢燃料的理论设计方法、绿色催化合成等关键技术，研制出我国首个某型燃料，建立了百吨级研制生产线，应用于飞行试验。
