主要从事DNA芯片、蛋白芯片、细胞芯片和芯片缩微实验室的研究开发和在健康管理、疾病诊断、食品安全检测、药物开发中的应用研究。

程京教授从事医学生物物理研究25年。1994年进入生物芯片这一工程、技术和生命科学交叉的新领域。1999年3月回国后在芯片设计原理、制作工艺、芯片实验室系统集成和配套仪器方面作了系统和深入的创新性研究，并针对基础和临床医学所需开发出系列新技术和产品，产生了明显的社会和经济效益。

回国前，发明2项核酸萃取技术并参与开发出3个产品，由GEHealthcare等全球销售20余年。首次在国际上研究完成集血液中细菌分离、胞解及杂交检测为一体的芯片实验室系统，1998年该成果以LabonaChip为封面文章发表在NatureBiotechnology上，并被Science当年世界十大科技突破所引用。

1999年3月回国后，为攻克生物芯片设计制作中对检测精度、重复性、通量及价格三高一低要求长期面临的难题，深入研究了芯片亲和反应新机制、表面化学、微加工及微样印制均一性等关键技术，建立了5类共性创新技术：①基于标签技术的突变检测芯片技术。②基于寡核苷酸芯片的蛋白活性检测技术。③检测小分子药物的蛋白芯片竞争免疫分析技术。④提高芯片检测精度和重复性的杂交盖片和特殊点样液技术。⑤无标记、实时、定量、高通量细胞芯片监测技术。基于这五类技术研制出面向临床和科研两大类生物芯片如下：建立了用于疾病预防、诊断及预后的快速、高通量分子分型芯片技术体系；研制出多项具有无标记、高通量检测特点的细胞芯片实验室系统。

第一部英文专著。4次作主席主办国际生物芯片大会，80余次应邀作国际大会报告，为HumanMutation（IF5.05）通讯编辑。获国内外发明专利各42项；主持获批医疗器械注册证49项，欧盟CE认证证书31个；获批临床诊断类生物芯片行业标准7项、国家标准5项。回国十余年，在生物芯片产业化方面做了大量工作，开发出相关产品60余项，产品批量出口欧美十国数百家医院和若干科研机构，累计实现销售收入近15亿元。

曾荣获留学回国人员成就奖（2003年）、求是杰出青年成果转化奖（2004年）、中国青年科技奖（2004年）、国家技术发明奖二等奖（2007年）、谈家桢生命科学创新奖（2008年）、何梁何利科学与技术创新奖（2008年）、中国留学人才归国创业腾飞奖（2010年）、首都科技盛典—推动“北京创造”的十大科技人物（2012年）、2014中国科学年度新闻人物、中国工程院光华工程科技奖（2014年）和中国首届杰出工程师奖（2014年）。享受国务院特殊津贴。