陳士林教授專注於傳統中醫藥質量與鑒定研究工作。他奠定《本草基因組學》學科基礎,創建了基於ITS2、psbA-trnH和COI的中藥材DNA條形碼鑒定技術體系,從基因層面解決長久以來中草藥物種真偽鑒定的難題;完成靈芝和人參等多種中藥全基因圖譜繪製及相關組學研究,成功培育並獲批8個中藥材新品種證書;構建了無公害中藥材精細栽培體系,減少在栽培過程中使用的肥料或農藥,使人類健康得到保護,免受化學毒性的危害。2021年,「全球藥典草藥基因組數據庫」在陳士林教授的領導下完成,為世界各地的中草藥的基因研究專家提供重要支持。
陳教授發表了500多篇學術著作,刊登於《科學》、《自然通訊》、《分子植物》、《美國國家科學院院刊》等國際知名學術期刊,論文被引用2.5萬餘次,H指數73(Google Scholar),自2014年起連續6年獲入選Elsevier發佈的高被引中國學者榜單。陳士林教授獲授予3項國家科技進步二等獎、吳階平醫藥創新獎和世界中醫藥學會聯合會2018年中醫藥國際貢獻獎(科技進步獎)一等獎。