（二）生命科学领域。21世纪，生命科学将发展成为新一轮自然科学革命的中心，并将跨越物理世界与生命世界不可逾越的鸿沟，使之统一起来。在人类获得基因组的全部序列后，人类遗传密码的破译将进入全新的信息提取阶段。重大疾病基因将被发现，一些危害生命的疾病会得到治疗，人类行为的生物学基础能得以解释，人的生理素质等能得到改善，以致引起生物技术发生革命性的变化。同时，基因组学、生物信息学和整合生物学的发展将使人类从分子水平认识遗传、发育与进化、生长与衰老、代谢与免疫等重大生命现象的机制，以及生物多样性的演替规律，从而将宏观生物学与微观生物学连接和统一起来。极端环境条件下的生命形式和现象研究越来越受到关注。
（三）地球系统科学领域。21世纪，地球系统科学将以全球性、统一性的整体观、系统观和多时空尺度，研究地球系统的整体行为。地球系统科学的突破性发展，将使人类更好地认识所赖以生存的环境，更有效地防止和控制可能突发的灾变对人类造成的损害。数字地球将成为新世纪地球科学的重要特征，推动地球系统科学从对自然现象的定性描述向定量化方向发展。
（四）神经科学领域。揭示人脑奥秘，探索意识、思维活动的本质，这是人类多年以来孜孜以求的梦想。21世纪，人类将在脑科学和认知神经科学研究的几个重大问题上取得突破性进展。了解脑的组织构造原理，通过实验来研究与分析，导致意识的新的概念和新的思想，掌握认知和智力活动等机理，攻克脑的疾病，利用人脑原理研制智能计算机，制造脑型器件和结构以及仿脑的信息产生和处理系统，开发出能识别人的思想和行为的计算机以及能理解人的希望和意图、像人一样思维和动作的机器人。
（五）能源科学与技术领域。目前，人类所消耗能源的70％来自矿石燃料。21世纪，随着人类环保意识的觉醒和价值观的改变，人类将不断追求与自然更加协调的生活方式。生产可再生的清洁能源将是21世纪能源科学的主要发展方向之一，能源供给将呈多样化的发展趋势。从人类开发利用太阳能、风能、地热能、海洋能和水能等再生能源的过程预测未来，21世纪，用可再生的清洁能源满足世界未来能源供给的50％。此外，储量超过已知的石油、煤、天然气总和的天然气水合物，具有广阔的开发前景。
（六）材料科学领域。材料科学已从对成分、结构、性能关系的研究演变为对材料的成分、制备、结构、加工、性能等的综合系统研究，其显著特点是材料科学与材料技术密不可分。21世纪材料科学与技术发展的核心问题是新型先进材料的发现和发展。21世纪材料科学与技术可能在以下几个方面有重大突破：超导机理的发现为超导体新材料带来真正的突破；利用DNA技术制备的高性能聚合物纤维具有钢材等金属材料无法比拟的优良机械性能；纳米材料及纳米技术将创造出最小的机器———分子机器，可解决目前无法解决的生物工程问题，它将开创生物学与技术的一个崭新时代；智能材料将会具有更强的仿生功能。（七）生物技术领域。生物技术未来的发展取决于技术平台的宽度和高度，预计未来将形成几个新的生物技术平台，这些平台的建立，将使生物技术的发展令人难以预料。生物技术已有三个平台，即DNA重组、细胞培养和DNA芯片，已经取得了相当成果，培育出了新的生物技术产业。预计在新世纪还会形成基因组、生物芯片、干细胞生物学、生物信息学、神经科学几个新的平台。除了可以预计的上述五个平台外，还会有新的平台出现，生物技术的发展前景是难以估量的。
（八）信息技术领域。21世纪，信息技术将会出现微电子向高集成度、高速度、低功耗、低成本方向发展，计算机向超高速、小型化、并行处理、智能化方向发展，通信技术向光纤化、数字化、综合化、网络化方向发展。信息技术的发展，将从根本上改变人类从事商务活动、阅读、交流、娱乐、学习，甚至是工作的基本方式，在为人类创造一个更加美好的生存环境的同时，也密切了人与人、人与社会之间的联系。对于21世纪的人们来说，信息革命为他们提供了无限的可能性，使得他们有机会抛开年龄、性别、地域、文化、种族的限制性因素，过一种与他们的祖辈完全不同的、依照自己的意愿和理想开拓和创造的生活。
（九）太空技术领域。21世纪，人类将继续大规模地、深入研究太阳系，将以新的目标重返月球、深入考察火星，并主要在火星、土卫六和木卫二等天体上探索地外生命现象，人类将到达太阳系的边缘进行探测和研究活动。人类将不断地把目光伸向宇宙的最深处，以探明活动星系核的能源机制、宇宙中的暗物质、反物质、黑洞的证认、宇宙结构的形成、星系起源、宇宙的起源等，并仍将继续艰难地探索地外文明。
（十）环境保护领域化。随着人类文明的进步，人类愈来愈关注自身及后代的生存环境。21世纪，生态环境领域将从分子到生物个体、从种群到景观、从局部时空到区域，甚至到更大尺度的大陆板块和全球着重进行解决几大问题。这些问题包括：长期和大尺度的定位研究，全球生态环境变化的预警系统建立，退化生态系统的修复和重建，生态系统的有效管理和持续生态系统的建立，复杂生态系统的结构和功能，外来物种的生态安全对策，环境污染整治和清洁水质管理等。生态和环境问题的解决将越来越变得区域化和全球化。
