杜祥琬主持了中国核试验诊断理论和核武器中子学的系统性、创新性研究。

他解决了大量中子学物理问题，提出了并研究了多种测试项目，提高了中子计算精度。由他组织的对核武器中子物理学精确化的研究，得到了数套高精确度的新参数。对中子学计算精度的规律性研究与改进，实现了中子学理论计算精确化。其研究成果满足了试验所需的多种信息及其精度要求，形成了基本完整而实用的系统核试验诊断理论，使中国核试验诊断理论在与试验结合的过程中得到全面系统的发展，为新一 代核武器的设计与试验成功提供了重要保证。同时，使我国这一创新高科技领域进入世界先进行列。

杜祥琬承担了中国863计划的激光研究项目。

他提出了综合实验研究，解决了多项单元技术衔接与总体集成的工程技术问题，主持研究和制定了符合中国国情的目标、重点与技术途径等发展战略与实施方案。他将"863"激光技术主题调整到符合国家实际需要和科技发展的轨道上来，开创了中国强激光和强微波技术的可持续发展道路。在有关物理规律和关键技术研究中获重要成果，使中国氧碘化学激光等新型强激光技术跨入世界先进行列。

杜祥琬曾主持关于核试验诊断理论和核武器中子学的系统性、创新性研究;曾任"863计划"激光专家组首席科学家，带领专家组制定强激光发展战略和计划，并在有关物理规律和关键技术研究中获重要成果;提出并成功主持综合实验研究并解决多相工程技术问题，使我国新型强激光技术跨入世界先进行列。他还主持并参与了关于中国能源发展战略和应对气候变化的咨询研究工作。