È nota in particolare per aver isolato dall'artemisia annuale un principio attivo da lei denominato nel 1972 "qinghaosu" (), in seguito battezzato in Occidente "artemisinina". Tu Youyou ha lavorato su un'erba medicinale utilizzata nella medicina tradizionale cinese per curare la malaria. Gli estratti della pianta venivano ottenuti bollendo la pianta in acqua; questo però rompeva il debole legame O-O, modificando la molecola, per cui gli estratti non mostravano particolare efficacia. Tu Youyou ha invece condotto queste estrazioni a bassa temperatura, riuscendo ad ottenere la molecola senza rompere il legame. Tale molecola è oggi alla base di numerosi farmaci antimalarici.