谢晓亮院士的主要研究方向包含：基础研究、技术开发和医学研究三个领域。基础研究：单分子酶学、单分子生物物理化学、基因表达和调控、表观遗传学、细胞分化和重编程机理、基因组不稳定性；技术发展：单分子成像、单细胞基因组学、相干拉曼散射显微成像、DNA测序；医学研究：体外受精胚胎植入前遗传学筛查与诊断、早期癌症诊断，新冠中和抗体药物研发。

2004年，他获得美国国立卫生研究院（NIH）先锋奖。2015年，谢晓亮与斯坦福大学教授Karl Deisseroth共同获得阿尔伯尼生物医学奖，成为该奖项的首位华人获得者；同年，获得美国化学会德拜奖。2017年9月16日，他获得求是杰出科学家奖。

腾冲科学大奖旨在奖励在科学技术前沿取得重大突破、推进人类科学技术取得重大进步、通过技术创新解决人类面临重大问题和挑战、研究成果取得重大经济或社会效益等的全球科学家。计划每次评选出1-3人（或团队）给予奖励，每个获奖人（或团队）奖励150万美元或1000万元人民币。2023年，中国科学院院士卢煜明和麻省理工学院教授张锋获得首届腾冲科学大奖。