欧阳自远院士是我国天体化学领域的开创者，从事地球与行星科学研究40多年，在国内外发表论文360篇，专著7部，主编专著9部，为我国地球科学、地外物质、比较行星学、月球科学和天体化学的研究做出了杰出贡献：
1.1960年率先在我国系统开展各类地外物质(陨石、宇宙尘埃、月球岩石)和比较行星学研究，发展了铁陨石成因理论;充实了玻璃陨石的撞击成因学说;首次划分出宇宙尘的各种成因类型;系统开展我国球粒陨石研究，提出了吉林陨石的形成演化模式及多阶段宇宙线照射历史的理论;系统提出太阳星云化学不均一性与化学演化过程、行星元素丰度、行星与地球各圈层的起源与化学演化、地球内部能源及演化阶段的新模式。系统提出并论证组成地球原始物质的不均一性、地球两阶段形成过程、地球演化多阶段性特征及对成矿与构造演化的制约，并扩展为地球和类地行星的非均一化学组成与非均变演化的新框架。经检索该领域发表文章220篇，SCI 收录论文56篇，SCI 文章引用172次，中文书刊引用251次。
2.对我国西藏和世界各地白垩系/第三系界面的同位素、元素、矿物、古气候与古环境的系统研究与计算，论证地外物体撞击与生物灭绝事件。提出并论证新生代以来六次重大撞击事件及诱发环境灾变与古气候旋回的新观点，出版专著《小天体撞击与古环境灾变——新生代六次撞击事件的研究》和该领域学术论文30余篇。
3.1964年-1978年，负责我国地下核实验地质选场与论证、爆炸过程模拟与地质效应综合研究，首次系统提出在非硅酸盐介质即碳酸盐岩石中进行地下核试验的地质、地球化学论据(岩性、构造、物理力学性质、大气与地下水污染、高温高压爆炸模拟、放射性产物分布特征等)，经地下核试验验证成功。
4. 通过对月球和行星探测成果的系统研究，对我国开展月球探测的意义、必要性与可行性、发展战略与规划、科学目标和有效载荷配置等提出了切实可行的有创新意义的方案与建议，从而牵引出了我国绕月探测工程的国家立项。组织、设计的我国首次月球探测的科学目标与载荷配置方案已经成为我国月球探测一期工程——绕月探测工程的科学目标和有效载荷配置;具体组织、设计了我国月球探测二、三期工程科学目标与载荷配置方案，通过了国家中长期规划的综合论证，纳入了国家中长期月球探测规划。在月球探测与科学研究领域发表学术论文30余篇。现被国防科工委任命为中国月球探测工程应用科学首席科学家。