中糧集團是蒙牛的第一大戰(zhàn)略股東，作為乳業(yè)“國家隊”，蒙牛堅持創(chuàng)新引領，布局全球資源，組建創(chuàng)新網絡，迄今已設立8大研發(fā)基地，包括：呼和浩特、北京、上海等境內研發(fā)中心，以及蒙牛歐洲創(chuàng)新中心、印尼蒙牛研發(fā)中心、印尼艾雪研發(fā)中心、澳大利亞貝拉米研發(fā)中心、北美草業(yè)研發(fā)基地等境外研發(fā)組織。蒙牛集團2024年研發(fā)投入5.13億元，近三年研發(fā)投入平均增速為13%，持續(xù)推進產品創(chuàng)新與品牌力提升，用高品質的產品和服務滿足消費者的需求。

蒙牛自1999年創(chuàng)業(yè)之初即建立了專業(yè)的研發(fā)團隊，通過完善的人才引、育、留機制，吸引了國內外大量乳業(yè)科研人才。
截至目前，蒙牛共有專職研發(fā)人員460余人，其中碩博占比80%，博士或高級職稱超過120人，海外歸國人才60余人。有來自耶魯大學、康奈爾大學、俄亥俄州立大學、哥本哈根大學、瓦赫寧根大學、中科院、北京大學、清華大學、中國農業(yè)大學、江南大學等中外名校的高端人才。蒙牛研發(fā)首席科學家母智深博士當選俄羅斯自然科學院外籍院士，溫永平、母智深、李洪亮等高級專家獲得國務院“政府特殊津貼”，團隊內多人獲得 “草原英才”、“突出貢獻專家”、“新世紀321人才”、“青年創(chuàng)新人才”等省部級稱號，在IDF（國際乳品聯合會）等全球乳制品相關專業(yè)組織中擔任職務，在國際乳業(yè)科技合作中發(fā)揮中國乳業(yè)中堅力量。

蒙牛持續(xù)加強產學研合作，建立了中國乳業(yè)首家“剛性引進”院士專家工作站，在呼和浩特和北京建立了兩個博士后科研工作站，并與數十家食品行業(yè)領先的科研機構及高校開展合作，重點合作單位包括中國科學院、中國標準化研究院、中國農業(yè)科學院、中國質量檢驗檢測科學研究院、北京大學、清華大學、上海交通大學、瓦赫寧根大學、中山大學、南開大學、中國農業(yè)大學、江南大學、北京工商大學、內蒙古農業(yè)大學等頂尖科研資源，已牽頭聯合30家高校、科研院所、行業(yè)科技領先企業(yè)，簽約組建了“乳產業(yè)科技創(chuàng)新聯合體”。蒙牛還建立了院士和專家資源庫，并成立了包括10多位院士和100多位專家在內的“蒙牛全球專家智庫”。
圍繞原奶品質、感官科學、包材創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、營養(yǎng)健康、生物技術等核心研究領域，聚焦中國乳業(yè)“卡脖子”難題，在母嬰營養(yǎng)研究、菌株篩選及國產化、原奶生物富集技術、乳品深加工技術等方向聯合攻關，獲得了豐碩的研究成果。

蒙牛作為中國航天事業(yè)戰(zhàn)略合作伙伴，與航天員研究院成立聯合實驗室，對在軌航天營養(yǎng)功能乳制品進行研究，對特殊膳食食品的研究具有重要意義。2022年10月，蒙牛與中國航天合作，培育篩選出“2016國人1號菌株”和“2016國人2號菌株”兩株太空培育型菌株。

蒙牛是農業(yè)產業(yè)化國家重點龍頭企業(yè)、國家級綠色供應鏈管理企業(yè)，作為乳業(yè)“國家隊”，蒙牛擁有多個國家級、省部級創(chuàng)新平臺和榮譽資質，包括：國家乳品加工技術研發(fā)專業(yè)分中心、國家技術標準創(chuàng)新基地（乳業(yè)）、國家市場監(jiān)管總局重點實驗室、博士后科研工作站、國家技術創(chuàng)新示范企業(yè)、國家工業(yè)產品綠色設計示范企業(yè)、國家知識產權示范企業(yè)、國家現代農業(yè)全產業(yè)鏈標準化示范基地、國家級消費品標準化試點等，并與中科院、農科院、北京大學、上海交大、中國農大、江南大學等高校和科研院所組建了“聯合創(chuàng)新中心”、“聯合實驗室”，通過搭建創(chuàng)新平臺，形成“政企學研用”多方合作的良好局面，全面助力創(chuàng)新發(fā)展。
蒙牛專利申請和授權數量名列行業(yè)前茅。截至目前，已累計申請專利4900余件，累計獲授權專利3900余件，擁有國際專利40余件；榮獲中國乳業(yè)首個中國專利銀獎1項、內蒙古自治區(qū)專利金獎1項，中國專利優(yōu)秀獎3項。
蒙牛近10年來累計承擔了38項政府科研任務，包括國家級科研任務11項；省部級科研任務13項；市級科研任務14項。
截至2024年底，蒙牛歷年累計牽頭或參與制修訂標準112項，其中國際標準1項，國家標準35項，行業(yè)標準30項，地方標準18項，團體標準28項。
蒙牛累計獲科技獎項137項，包括國家級獎項6項（國家科技進步獎2項、中國專利銀獎1項、中國專利優(yōu)秀獎3項），省部級獎項12項（教育部技術發(fā)明一等獎、農業(yè)農村部神農中華農業(yè)科技一等獎、內蒙古專利金獎等），市級獎項8項，學會、協(xié)會、聯合會獎項95項；其他榮譽獎項16項。
歷年來科技成果登記82項，通過第三方機構科技成果評價（或鑒定）43項，其中 “國際領先”16項；“國際先進”11項。

蒙牛營養(yǎng)健康業(yè)務覆蓋常溫乳制品、低溫乳制品、鮮奶、奶粉、奶酪、飲料、冷凍飲品、保健食品、運動營養(yǎng)食品、特醫(yī)食品等10大品類，700多個SKU。
在乳制品產業(yè)技術升級方面，特侖蘇以優(yōu)質奶源、低溫膜濃縮技術和優(yōu)質營養(yǎng)持續(xù)引領國內高端奶市場，年營收超300億元，成為全球乳業(yè)第一大單品。
蒙牛首創(chuàng)乳成分無損有序解析系統(tǒng)（Lossless Ordered Solution System，LOSS），通過多種技術集成創(chuàng)新，將牛乳各成分按產業(yè)化順序無損分離提取，為乳功能配料國產化提供解決方案。
在嬰幼兒配方乳粉“卡脖子”原料領域的創(chuàng)新與產業(yè)化方面，蒙牛完成全球首創(chuàng)，開發(fā)出結構脂肪（MLCT和新型OPO）酶法合成關鍵技術，全球首家在嬰配奶粉中應用MLCT和新型OPO, 顯著提高了嬰配奶粉脂肪組成和結構與母乳脂肪的相似程度，并且臨床實證了喂養(yǎng)效果更接近母乳。蒙牛瑞哺恩嬰幼兒配方乳粉打破國外技術壟斷，突破了核心配料長期依賴進口的難題。相關創(chuàng)新成果“首次應用MLCT成分和UPU技術生產的新型OPO的嬰幼兒配方奶粉的創(chuàng)制”獲得了中國食品科技學會產品創(chuàng)新一等獎。
蒙牛代表中國乳業(yè)首家解決了母乳低聚糖（HMO）卡脖子難題，蒙牛集團自主研發(fā)的母乳低聚糖（HMO）通過了國家衛(wèi)生健康委員會審批，成為首批獲批企業(yè)中唯一一家中國本土企業(yè)，也是首家獲得FDA認證的中國本土HMO企業(yè)，打破了國外壟斷。蒙牛集團自研自產的HMOs已率先應用于瑞哺恩?和初愛牛牛?系列嬰幼兒配方奶粉中；“基于母乳低聚糖免疫組合物在兒童配方液態(tài)奶中的關鍵技術應用”榮獲“2024中國食品科技十大進展”，已在未來星兒童牛奶中實現轉化應用。由蒙牛瑞哺恩牽頭制定的HMOs新團標《嬰幼兒配方乳粉及調制乳粉中7種母乳低聚糖的測定》已于2024年正式發(fā)布，將助推中國嬰幼兒食品產業(yè)升級。
蒙牛在益生菌科研攻關和產業(yè)化應用方面取得了“國際領先”的科技成果，引領中國乳業(yè)打破了“卡脖子”難題，榮獲國家科技進步獎、中國專利銀獎、教育部“技術發(fā)明一等獎”等榮譽獎項，持續(xù)引領行業(yè)技術進步。
在中老年營養(yǎng)研究領域，蒙牛不斷強化中老年奶粉、成人營養(yǎng)的研發(fā)與投入，針對中老年人群身體特征及營養(yǎng)補充需求，圍繞糖尿病、骨骼健康、心腦血管健康等痛點，開發(fā)出“悠瑞”系列中老年奶粉，如悠瑞骨力（骨骼關節(jié)肌肉）、悠瑞順宜（腸胃）、悠瑞心沛（心血管）以及悠瑞安糖盾（血糖）等，并通過低GI（血糖生成指數）食品認證。蒙牛悠瑞還與北京大學醫(yī)學部合作共建了“北大醫(yī)學-蒙牛集團營養(yǎng)與代謝健康聯合實驗室”，通過創(chuàng)新技術和科學配方，為有控糖需求的人群提供專屬的控糖解決方案，為中國患有糖尿病的上億人群帶來健康的福音。