陈小刚致力于新存储技术应用研究，主要包括新存储架构、内外存融合、存储内计算等方向，以及新存储技术在人工智能领域的应用。作为负责人承担国家重点研发计划973项目子课题和中科院重点研发项目子课题。参与国家重大专项、国家863计划项目、973计划项目、上海市纳米专项课题等。在国内外学术刊物上发表论文三十余篇，申请发明专利三十余项，已获得二十余项授权，获2018年度上海市科学技术二等奖。