伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校強調學術研究，2013年，僅在科學及工程方面的研發(fā)費用就達到7.43億美元。

該大學從美國國家科學基金會（NSF）獲得研究經費量年年在全美名列第一，SCI論文總數在全美名列前5位。位於該大學的美國國家超級計算應用中心（NCSA）在高性能計算、網路和資訊技術的研究和部署領域，一直處于世界領先的地位。大學不僅設有逾150個研究中心、實驗室及研究所，而且教員多是國家級學術機構的杰出會員，這些國家級學術機構包括美國國家科學院、美國國家工程學院、美國人文與科學院等等。

建校以來，伊利諾伊大學厄巴納―香檳分校取得了舉世矚目的科學成就，造就了無數國家棟梁和社會精英。特別是進入二十世紀以后，1940年唐納德·克斯特在伊利諾伊大學建立了世界上第一個電子感應加速器；其后厄巴納―香檳分校研制出了世界上第一臺數字計算機伊利�？艘惶枺唤淌诩s翰·巴丁發(fā)明晶體管、提出低溫超導理論（BCS理論），歷史上第一次在同一領域（固態(tài)理論）中兩次獲得諾貝爾獎；教授哈肯與阿佩爾合作在計算機完成了四色定理的證明；校友馬丁·艾伯哈德是世界第一電動汽車公司Tesla的創(chuàng)始人之一。世界知名視頻分享網站Youtube也是由該校校友陳士駿，賈·卡林姆聯合創(chuàng)建。網絡神童馬克·安德森在該校設計出第一個網絡瀏覽器軟件Mosaic（莫塞克）及Netscape（導航者），使得互聯網真正實現了大眾化；校友杰克·基爾比首創(chuàng)的集成電路是信息時代最為重要的一項發(fā)明；校友姚期智是首位圖靈獎華人得主；華羅庚曾任該校教授；敢講真話的清華大學水利系教授黃萬里是該校博士；參與研制人工合成牛胰島素的北大化學系教授邢其毅也是該校博士；竺可楨早年曾在該校攻讀農學；菲律賓前總統(tǒng)拉莫斯是該校土木工程碩士；一度超過比爾·蓋茨成為世界首富的甲骨文公司董事長兼首席執(zhí)官拉里·埃里森曾在該校讀書；AMD創(chuàng)始人兼首席執(zhí)官杰里·桑德斯是該校電子工程學士；通用電氣董事長兼首席執(zhí)官杰克·韋爾奇是該校化工博士；兩獲奧斯卡金像獎最佳導演李安是該校戲劇系學士。

截至2019年，伊利諾大學厄巴納―香檳分校共有23位教授及校友榮獲過諾貝爾獎（其中有11位畢業(yè)自該校），在美國公立大學中僅次於加州大學伯克利分校；還有28位教授及校友榮獲過普利策新聞獎（其中校友24位 ）；2位校友榮獲過圖靈獎(被視為是計算機科學界的諾貝爾獎）；1位教授榮獲過菲爾茲獎（被視為是數學界的諾貝爾獎），11位教授榮獲過美國國家科學獎章。現任教授中有2位普利策獎得主、22位美國國家科學院院士、28位美國國家工程院院士。