長江設計院作為國家級高新技術企業和湖北省首批創新型企業，不斷完善企業創新體系建設，擁有一批國家級和省部級科技創新平臺。2004年成立了湖北省大壩安全診斷及加固工程技術研究中心；2006年組建了水利部水工程安全與病害防治工程技術研究中心；2008年設立了博士后科研工作站；2009年經科技部批準以我院為主組建了國家大壩安全工程技術研究中心。2016年批準組建了水利部長江物探檢測技術推廣示范基地；2017年組建了湖北省水利感知和大數據工程技術研究中心。目前，長江設計公司、空間公司、物探公司、三峽勘測公司4家子公司獲得國家高新技術企業資格認證。
立足自主創新與研發，以總收入的3%~5%投入科技創新研發活動，年均投入逾億元。技術創新服務生產經營能力不斷提升。圍繞水利水電工程勘測、水資源綜合利用、河道治理與利用、水利水電工程設計、高壩通航、生態與環境保護、病險工程治理、市政交通、新能源、信息技術應用等領域，廣泛開展生產實踐和技術攻關，已形成了高壩水工技術、大型跨流域調水工程技術、超大容量水輪發電機組技術、流域大型骨干水庫調度與流域梯級聯合調度技術、高壩通航船閘與升船機技術、水生態環境與工程技術、復雜地質條件下的綜合勘察技術、病險工程綜合治理技術、水利水電工程空間信息感知應用技術、移民工程與數字化技術、城市地下空間利用技術、水利信息化、地下核電、水面光伏等眾多技術品牌，部分科技成果水平已處于國內領先甚至國際領先水平。
充分發揮技術平臺優勢和人才優勢，長江設計院多方位參與國家重大科研項目，為國家智力和決策支持做出了重大貢獻。“十一五”、“十二五”期間，我院主持或參與了43項國家科技支撐計劃課題、29個水利部行業專項項目、6個水利部“948”項目等各類科技計劃項目89項，其中“南水北調中線工程膨脹土和高填方渠道建設關鍵技術研究與示范”等37項國家科技支撐計劃課題（專題）、“三峽水庫水資源綜合利用調度研究”等 21項水利部行業專項項目、5項水利部948計劃項目和4項中國工程院項目已通過驗收，被授予“十一五”國家科技計劃執行優秀團隊獎。
十三五以來，長江設計院成功申報了國家重點研發計劃“水資源高效開發利用”專項中“重大水利樞紐通航建筑物建設與提升技術”“長距離調水工程建設與安全運行集成研究及應用”“長江上游梯級水庫群多目標聯合調度技術”“南水北調工程應急搶險和快速修復關鍵技術與裝備研究”“洞庭湖與鄱陽湖多目標調控關鍵技術”等5個項目，總牽頭課題18項，參與課題34項。
通過艱苦不懈的長期努力和科學研究，長江設計院形成了一大批包含科技獎勵、自主知識產權、規程規范在內的科技成果，已成為企業參與市場競爭的核心競爭力和品牌優勢。榮獲2項國家科技進步特等獎，5項國際FIDIC工程項目獎，3項國際大壩里程碑獎，12項國家科技進步一、二等獎，1項國家技術發明二等獎、7項全國優秀工程勘察設計金獎，共獲得省部級以上科技獎勵400余項。
十二五以來,我院高度重視技術創新和專利保護工作,專利申報總量和專利授權總量創歷史新高，發明專利顯著增多。目前擁有核心自主知識產權（專利和軟件著作權）364項，其中軟件著作權62項。承擔國家、行業標準編制近百項，其中國家標準15項，累計發布企業標準30余項。