国家能源集团大力实施创新驱动发展战略，把“创新型”作为战略取向的第一位，不断完善科技创新体系，推进重大科研攻关，努力构筑未来竞争的新动能、新优势。目前，国家能源集团拥有直属科研院所4个，分别是：国电科学技术研究院、北京低碳清洁能源研究院、国电新能源技术研究院、国家能源技术经济研究院。二级单位管理的科研院所9个，全体科研院所研发人员共有1883人。拥有12个国家级研发平台，5个院士工作站，13个博士后工作站。自主培养院士1名，聘任7名院士担任集团公司首席科学家。依托聘任院士及其团队，建立了3个协同创新中心，分别是：谢克昌院士牵头的“煤炭清洁高效利用和应对气候变化协同创新中心”、陈勇院士牵头的“新能源与环保协同创新中心”和刘吉臻院士牵头的“智能发电协同创新中心”。
截至2019年底，国家能源集团累计获国家科技进步一等奖3项，二等奖33项，技术发明二等奖1项，中国专利金奖5项，中国专利银奖1项。累计编制国家标准81项、其中主持制定8项。累计拥有有效专利10291件，其中发明专利2564件。重点在煤炭安全高效绿色开采、煤炭清洁高效发电、煤制油煤化工、重载铁路运输、风力发电和智慧水电等领域，开展重大技术攻关与工程示范，取得了一批科技成果。
根据中央对扶贫工作的统一部署，国家能源集团共承担9个贫困县的帮扶任务（其中：7个定点扶贫县、2个对口支援县）。帮扶的9个贫困县中：西藏聂荣、青海刚察和曲麻莱、四川布拖和普格5个县位于“三区三州”深度贫困地区，山西右玉、内蒙古宁城、陕西米脂和吴堡4个县位于贫困革命老区。截至11月17日，国家能源集团承担帮扶任务的9个县全部脱贫摘帽，国家能源集团打赢脱贫攻坚战取得重大成果。
国家能源集团党组始终将定点扶贫作为重点工作之一，强化责任担当、加强组织领导、加大投入力度、选派得力干部、抓实督促指导、创新帮扶方式，全力以赴助力各县打赢脱贫攻坚战，取得了明显的成果成效。在国家能源集团的有力帮扶下，右玉、刚察、聂荣、宁城、米脂、吴堡、曲麻莱7县已于2018年8月—2020年4月期间，先后成功脱贫摘帽；凉山州普格县、布拖县已于2020年11月17日成功脱贫摘帽。在国务院扶贫办和国资委定点扶贫工作试考核中，集团公司2017年—2019年连续三年取得“好”的最高等次，连续三年被青海省连续评为脱贫攻坚先进单位，并入选中国企业精准扶贫50佳案例。
2019年，国家能源集团坚持贯彻习近平总书记关于扶贫工作重要论述，及时制订《定点扶贫与对口支援工作管理办法》和《2019年扶贫工作计划》，统筹组织好全集团定点扶贫和对口支援工作，全年累计下达扶贫资金计划2.26亿元，同比增长29%。
2020年，国家能源集团全面贯彻落实习近平总书记在决战决胜脱贫攻坚座谈会上的重要讲话精神和国资委党委召开的中央企业决战决胜脱贫攻坚视频会议精神，持续巩固脱贫成果，加大对口援疆支持力度，以更大决心、更强力度帮助贫困地区坚决夺取脱贫攻坚最后胜利。
