陈松蹊院士主要从事超高维大数据统计分析、环境统计、非参数统计方法等领域的研究，以国家大气污染防治的重大需求为出发点，在数学地球物理领域做出了前沿交叉成果，为精准度量污染排放和评估大气治理效果提供了科学方法。自2014年开始对中国大气污染进行统计学分析，提出去除气象干扰的空气质量评估方法和“人努力——天帮忙”指数。先后主持国家重点研发计划项目“空气质量统计诊断模型”等多项国家自然科学基金重大、重点项目，在国际学术杂志发表论文110余篇。
现任中国统计学会常务理事、美国科学促进会会士、美国统计学会会士、数理统计研究所会士、伯努利学会科学书记。入选斯坦福大学2020全球前2％顶尖科学家榜单。曾获lowa State University教员杰出研究奖、第七届厉以宁科研奖、2017年教育部自然科学一等奖。