清华大学深圳研究生院根据深圳健康事业和生物医药产业等健康产业对建立基础研究和应用技术综合平台的需求，整合研究力量，于2006年建立了起点高、技术与设备先进、国际化的实验室——深圳市健康与技术国家级重点实验室，蔡国平教授任实验室主任。
该实验室积极从国内外引进优秀学术带头人和学术骨干，已经形成了具有创新活力、较强研究实力的全职团队，包括20位正副教授和正副研究员。他们大多具有博士学位和留学工作经历。另外，聘任姚新生院士、袁隆平院士、孔祥复院士、辛世文院士为双聘教授。
实验室针对人类对健康新的巨大需求和21世纪生命科学技术发展的优先方向和核心领域开展健康科学与技术研究，着眼于整体学科的建设和布局，强调与人类健康和疾病相关的多学科集成的综合性、创新性基础研究和应用基础研究，从而提供一个较全面地服务于健康产业的多方位综合性技术服务平台及自主创新的技术引擎。
蔡国平教授始终为实验室的主要研究方向掌舵护航，其研究方向主要包括：强调与人类健康和疾病相关的创新性基础研究及应用基础研究；药物和生物技术及技术产品的源头创新；多学科集成的营养与食品科学和技术研究；以抗体工程和基因治疗为重点的生物技术平台；面向新的医学模式的生物医学工程和技术平台；开拓以个体化的健康管理研究与教育。
2010年，实验室科研项目146项、总经费约2207万元，包括承担国家与政府项目127项，年服务企业（机构）12个，承担企业或社会项目7项。同期，共发表科技论文85篇，其中，SCI52篇、EI25篇。发明专利申请受理7项，专利授权4项，现已拥有发明专利15件。
多年从事健康科学与技术的教学与研究
作为清华大学深圳研究生院的生物学和海洋生物学博士生导师，蔡国平教授曾任生命学部主任、深圳市健康科学与技术国家重点实验室主任。目前还担任深圳市超级水稻研究重点实验室常务副主任、深圳国家生物产业基地深圳研究生院海洋生物技术中心主任、深圳市中药及天然药物研究中心-清华大学深圳研究生院生物技术与创新药物联合实验室副主任、清华深圳研究生院-深圳市北科生物技术有限公司干细胞研究联合实验室主任理事。深圳市科技专家委员会专家、广东“千百十工程”省级培养人才指导教师。中国健康管理学会理事、中国针灸学会经络分会理事、中国药理学报理事。先后在日本机能性肽研究所，香港科技大学，美国Tomas Jefferson大学医学院和Case Western Reserve大学医学院等为客座研究员。
已发表科研论文100余篇，SCI收录40多篇，参与编写著作4部、译著一部，申请和获得国家专利多项。还获得国家发明奖、北京科技进步奖、卫生部科技进步奖等奖项。
蔡国平教授致力于医学细胞分子生物学及健康科学与技术学术方向的研究，并在创新性基础研究和应用研发的统一，学科交叉融合与协作，探索学术与技术创新，形成了一定的学术特色。
主要研究领域与研究工作：
1. 细胞因子的研究：
(1)血管生长因子的研究
基于体外脐带静脉血管内皮细胞的研究数据，提出假说：血管内皮细胞的增殖生长要经历细胞存活、有丝分裂和细胞迁移三个关键步骤，揭示细胞存活因子Apo H、补体Bb，有丝分裂刺激因子 insulin、FGF、细胞迁移因子和血清因子等相关因子在血管内皮细胞的增殖生长的作用。
(2)自身免疫病如抗磷脂综合症相关因子
载脂蛋白H在抗磷脂抗体综合症中作用的细胞与分子机理，发现载脂蛋白H自身抗体一类自身抗体的多重结合特性（特异抗原、磷脂、Fc、凝血酶等）及机体正常抗体作为中和自身抗体的生理缓冲池作用。探讨这种相互作用的生理病理意义。
(3) 促溶栓因子研究
在纤溶系统作用机制创新研究中，发现一类新的促纤溶物质（简称FPA）能使血纤维蛋白溶酶－tPA纤溶系统的纤溶活性提高十多倍之高，并且对凝血与纤溶系统的平衡有双向调节作用。研究FPA与靶分子作用的结构分子生物学机理，为研究开发新型促溶(血)栓药物提供新的研究思路。
(4) 巨噬细胞来源的纤维化疾病相关因子（ISBLP58）的基因克隆和功能研究。
2.血管生长和干细胞分化的研究，开展周血与骨髓基质干细胞向内皮细胞、成骨细胞和成脂细胞分化的机理研究。
3. 膜和细胞生物物理学研究：
1）电磁场对细胞的作用
2）细胞凋亡分子机制
细胞凋亡的能力学过程及调节机制细胞凋亡的能力学及胶原抗羟自由基诱导的细胞凋亡的热力学分析；端粒酶的表达和活化与Bcl-2的表达之间的负相关性及两者间的内在联系与细胞凋亡；细胞凋亡的分子进化。
4.细胞外基质的研究：
1）胶原蛋白、蛋白多糖等细胞外基质的生物化学、生物物理学、分子与细胞
生物学及分子免疫学研究。
2）基质干细胞分化相关疾病（肺纤维化与肝硬化、骨质疏松症、疼痛等）的生理病理机理研究。
3) 提出经络功能集成体（function-grity）的概念，提出细胞外基质在经络功能集成体中作为重要的载体，形成物质、能量与信息流的储存、传输和调节与缓冲的介质连续体, 构成一个机体自检、自稳网络系统和功能集成体并与脑的高级意识和自稳系统协调一致。其机制首先是细胞外基质构成细胞间巨大的生理缓冲池，且胶原纤维等细胞外基质能直接地、长距离地传输电子与能量（包括电磁、机械力和热等能量形式），更重要的是细胞外基质通过与神经、血管的联系，在不同的躯体部位之间，躯体与内脏之间和不同脏器之间的信息传递和汇聚中起重要的传导介质作用，即所谓“行气血，通阴阳，以荣于身也”。同时，它们又可以与细胞内的功能集成体相连接和相互作用，从而在细胞层面上发挥其调节功能。
5．代谢性疾病的细胞分子学研究，着重开展糖尿病、高血脂症和血管硬化及血栓等的细胞分子学研究。
6．创新药物和保健品的研究开发，主要针对代谢性疾病、干细胞分化相关疾病和细胞外基质相关疾病等的化学药物、生物技术药物的研究开发。
7．海洋生物学与海洋生物技术的研究，有针对性地进行海洋生物功能基因等海洋生物学基础研究，开展海洋资源、海洋生物活性物质的研究，开展海洋生态环境保护与海洋药物等研发相关的生物技术研究。
科研成果还体现在多项科技发明专利
《硫代磷酰化氨基酸及其甲酯在制备缓解慢性疼痛药物中的应用》，通过实验发现硫代磷酰化谷氨酸和硫代磷酰化谷氨酸甲酯不仅对CCⅠ模型大鼠损伤神经的异位自发放电的放电频率具有显著的抑制作用，还能降低CCⅠ模型大鼠损伤侧足的热痛刺激敏感程度并可阻碍其进一步的发展。显示硫代磷酰化氨基酸及其甲酯可大大缓解神经性慢性疼痛症状，以硫代磷酰化氨基酸或硫代磷酰化氨基酸甲酯为活性成分，可制备用于缓解慢性疼痛（特别是神经性慢性疼痛）的药物。
《薤白提取物及其制备方法与应用》，从该植物提取物分离到有效活性分子，显示该化合物具有改善骨骼肌的能量代谢，加强胰岛素敏感性，减少腹部脂肪，降低血糖，促进脂代谢等作用，可用于目前日益增加的代谢综合征的防治或2型糖尿病的早期预防。
《肝宁在抗肝纤维化中的新用途》专利发明显示，肝宁能显著改善小鼠实验性肝纤维化程度。显示肝宁可能成为一种有很好前景的抗肝纤维化新药。
《Fc多肽在抗磷脂抗体综合症治疗中的应用》专利发明显示，IgG 的Fc片段，减弱和拮抗抗磷脂抗体，纠正凝血与纤溶机制的异常，促进纤溶作用，重组人Fc片段可应用于制备治疗抗磷脂抗体综合征治疗新药，也可用于急性期所致的深静脉血栓，改善临床症状，也可成为现有作为免疫增强剂的人IgG免疫球蛋白的替代品。
《血清*2-糖蛋白I 作为促溶栓活性物质的应用及其功能肽段》专利发明涉及血清、2-糖蛋白I涉及血清、2-糖蛋白I及其活性片段在制备和使用促溶栓药物中的应用。该分子具有双向调节作用，不仅能够提高血纤维蛋白溶酶原-tPA/uPA 纤溶体系的纤溶活性，而且能够减少某些辅助溶栓药物的应用剂量。