研究生培养以学术型博士为重点，兼顾一部分应用型硕士。2013-2016年，学校与中国科学院大学联合招收了4届硕博连读研究生1550名。学校已获教育部批准，将结合上海科创中心建设以及上海市教育综合改革，从2017年起在7个一级学科独立招收和培养硕士和博士研究生。2018届共有150名联培硕士研究生和41名联培博士研究生顺利毕业。截至目前，硕士毕业生整体就业升学率为94.4%，其中89.9%的同学拿到了包括百度、华为、联影、国家电网、和辉光电、AMD、强生、3M、药明康德在内的国内外知名企业的录用通知书，4.5%的同学到加州大学伯克利分校等海外知名学府读博。博士毕业生整体就业率为90.5%，就业同学拿到了包括药明康德、华为等国内外知名企业及中国科学院上海生物化学研究所等科研院所的录用通知书。

学校瞄准物质科学与技术、生命科学与技术和信息科学与技术的前沿领域同时开展教授个体科研和围绕重大目标的团队科研，推动学科交叉融合、大学与国家级科研机构融合，构建科技进步驱动产业发展的完整创新价值链，针对国家在转型发展过程中所面临的一系列严峻挑战，探索基于科技创新的解决方案。目前，物质、信息、生命、创管学院以及免疫化学研究所、iHuman研究所已制定了学科/平台建设规划，常任教授、科研人员正陆续到位，截至2018年2月已建立157个研究组，科研工作全面开展，截至2018年2月，学校科研人员共参与发表科研论文1886篇，其中第一作者及通讯作者论文729篇，“成功解析人源大麻素受体三维结构”等高水平科研成果开始涌现。学校全力推进科技与教育的融合，参与中科院牵头的国家级科研项目，与中科院相关院所建立联合实验室开展全面科研合作，2017年10月超强激光光源联合实验室实现10拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。学校积极推动科教与产业的融合，与多家国内外高科技企业开展产学研合作，技术成果转移转化取得一系列进展。

2016年4月15日，国务院发布《上海系统推进全面创新改革试验加快建设具有全球影响力的科技创新中心方案》，明确指出上科大在上海张江综合性国家科学中心建设中承担重要任务。目前，学校正与中科院上海分院科研院所等单位合作，负责或参与建设软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像等线站工程、超强超短激光实验装置、上海光源二期线站工程（纳米自旋与磁学线站、高性能膜蛋白晶体学线站），牵头硬X射线自由电子激光装置的规划和建设，承担“多空间多时间尺度生物成像平台”“机器学习与虚拟现实平台”等科创中心建设重点建设工作，力争为上海科创中心建设做出重要贡献。