黄伯云教授主要从事先进材料研究与教学工作，在先进复合材料、高性能摩擦材料、特种粉末冶金材料等领域完成了一系列技术发明与创新，获得国家科技成果奖4项，国家级教学成果奖2项。其中，高性能炭/炭航空制动材料的制备技术，攻克了高性能炭/炭航空制动材料制备过程中原子排列调控困难的技术难题，研发了由系列专利构成的具有自主知识产权的高性能炭/炭航空制动材料的整套制备技术，解决了国家急需的高性能航空制动用材；构建了高性能炭/炭复合材料制备工业平台，为我国高性能航天发动机提供了性能优异的关键材料，对保障我国航空航天战略安全具有重要意义，2005年获得国家技术发明一等奖，结束了该奖项连续六年空缺的历史；高性能粉末冶金飞机刹车材料，采用特种陶瓷强化铁基材料和梯度复合技术，突破了传统金属基摩擦材料存在的“稳定性差”和“重载耐磨损性差”两大技术难题，研制的高性能飞机刹车材料，满足了国防建设的重大需求，获得国家技术发明二等奖。他还获得留学回国人员成就奖，何梁何利科学与技术进步奖，以及全国国防科技工业系统先进工作者，中青年有突出贡献专家，全国杰出专业技术人才、“CCTV2005年感动中国”十大人物，全国劳动模范等荣誉称号。