2007年，蒙牛耗資12億元，建成了集科研、檢驗、智能制造、參觀于一體的科技大樓?；凇霸賱?chuàng)一個新蒙?！钡膽?zhàn)略，蒙牛研發(fā)持續(xù)推進產(chǎn)品創(chuàng)新升級和品牌力提升，在奶源、產(chǎn)品、工藝、技術、檢驗等方面不斷創(chuàng)新，用高品質的產(chǎn)品和服務滿足消費者的需求。

蒙牛自1999年創(chuàng)業(yè)之初即建立了專業(yè)的研發(fā)團隊，通過完善的人才引、育、留機制，吸引了國內外大量乳業(yè)科研人才。截至2023年6月，蒙牛研發(fā)在職人員共368人，其中碩士及以上學位人員占比80%，博士45人。有來自美國康奈爾大學、俄亥俄州立大學、英國劍橋大學、哥本哈根大學、北京大學、中國農業(yè)大學、江南大學等中外名校的高端人才。蒙牛研發(fā)首席科學家母智深博士當選俄羅斯自然科學院外籍院士，團隊內多人獲得 “草原英才”、“突出貢獻專家”、“新世紀321人才”、“青年創(chuàng)新人才”等省部級稱號，在IDF（國際乳品聯(lián)合會）等全球乳制品相關專業(yè)組織中擔任職務，在國際乳業(yè)科技合作中發(fā)揮中國乳業(yè)中堅力量。

蒙牛持續(xù)加強產(chǎn)學研合作，在呼和浩特和北京建立了博士后科研工作站，并與數(shù)十家食品行業(yè)領先的科研機構及高校開展合作，重點合作單位包括中科院、中國農大、江南大學、康奈爾大學、內蒙農大等頂尖科研資源，圍繞原奶品質、感官科學、包材創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、營養(yǎng)健康、生物技術等核心研究領域，聚焦中國乳業(yè)“卡脖子”難題，在母嬰營養(yǎng)研究、菌株篩選及國產(chǎn)化、原奶生物富集技術、乳品深加工技術等方向聯(lián)合攻關，獲得了豐厚的研究成果。

蒙牛已設立9家境內外研發(fā)機構，包括呼和浩特、北京、上海等境內研發(fā)中心，以及蒙牛歐洲創(chuàng)新中心、印尼蒙牛研發(fā)部、印尼AICE（艾雪）研發(fā)部、蒙牛雅士利新西蘭研發(fā)部、澳大利亞貝拉米研發(fā)部、北美草業(yè)研發(fā)基地等境外研發(fā)組織。

蒙牛作為中國航天事業(yè)戰(zhàn)略合作伙伴，與航天員研究院成立聯(lián)合實驗室，對在軌航天營養(yǎng)功能乳制品進行研究，對特殊膳食食品的研究具有重要意義。2022年10月，蒙牛與中國航天合作，培育篩選出“2016國人1號菌株”和“2016國人2號菌株”兩株太空培育型菌株。

蒙牛在2023年入選農業(yè)產(chǎn)業(yè)化國家重點龍頭企業(yè)，作為乳業(yè)“國家隊”，蒙牛擁有國家知識產(chǎn)權示范企業(yè)、國家技術標準創(chuàng)新基地（乳業(yè)）、國家乳品加工技術研發(fā)專業(yè)分中心、國家工業(yè)產(chǎn)品綠色設計示范企業(yè)、自治區(qū)乳品營養(yǎng)健康與安全企業(yè)重點實驗室、自治區(qū)企業(yè)技術中心、自治區(qū)技術創(chuàng)新示范企業(yè)、自治區(qū)乳制品工業(yè)設計中心、乳品營養(yǎng)健康與安全內蒙古自治區(qū)工程研究中心等多個國家級、省部級科技創(chuàng)新平臺及榮譽稱號，成立了蒙牛企業(yè)科技協(xié)會，2023年通過了中國乳制品工業(yè)協(xié)會“乳制品科技創(chuàng)新基地”的評審認定（乳制品加工企業(yè)唯一），實現(xiàn)了政企科技合作平臺提質升級。
蒙牛專利申請和授權數(shù)量名列行業(yè)前茅。截至2022年底，累計在國內申請專利3747件，累計申請PCT國際專利22件；累計獲國家專利銀獎1項（乳業(yè)唯一）、國家優(yōu)秀專利獎3項。
蒙牛近10年來累計承擔了國家與省部級重大科研任務16項，累計主持或參與制修訂標準69項，包括國際標準1項、國家標準26項、行業(yè)標準15項、地方標準14項、團體標準13項。
蒙牛累計榮獲各類科技獎項87項，包括：國家科技進步獎1項；中華農業(yè)科技獎等省部級獎項8項；市級獎項8項；學會、協(xié)會級獎項62項；其他機構獎項8項。

蒙牛營養(yǎng)健康業(yè)務覆蓋常溫乳制品、低溫乳制品、鮮奶、奶粉、奶酪、飲料、冷凍飲品、保健食品、運動營養(yǎng)食品、特醫(yī)食品等10大品類，400多個SKU。
特侖蘇以優(yōu)質奶源、低溫膜濃縮技術和優(yōu)質營養(yǎng)持續(xù)引領國內高端奶市場。
在益生菌研究領域，蒙牛自2006年起就開啟了自主知識產(chǎn)權菌株的研究工作。其中，優(yōu)益C產(chǎn)品布局專利30件，其中副干酪乳桿菌PC-01榮獲迄今乳業(yè)唯一的中國專利銀獎。蒙牛聯(lián)合中國農業(yè)大學、內蒙古農業(yè)大學等科研機構，開展了包括巴馬長壽老人和中國健康母嬰的菌群研究等一系列科研項目，已開發(fā)出PC-01、BB-11、MN-Gup等一系列自主知識產(chǎn)權菌株。2021年，蒙牛推出全球首款母乳益生菌兒童奶粉，添加的乳雙歧桿菌Probio-M8是第一株源于我國母乳的商業(yè)化益生菌株。
在嬰幼兒營養(yǎng)研究領域，蒙牛瑞哺恩嬰幼兒配方乳粉打破國外技術壟斷，突破了核心配料長期依賴進口的難題。該創(chuàng)新成果獲得了2022年度中國食品科技學會產(chǎn)品創(chuàng)新一等獎。
在中老年營養(yǎng)研究領域，蒙牛不斷強化中老年奶粉、成人營養(yǎng)的研發(fā)與投入，針對中老年人群身體特征及營養(yǎng)補充需求，圍繞糖尿病、骨骼健康、心腦血管健康等痛點，開發(fā)出“悠瑞”系列中老年奶粉，并通過低GI（血糖生成指數(shù)）食品認證。蒙牛還與中國農業(yè)大學合作，對富硒羊奶及后續(xù)功能乳粉在機體免疫力作用和身體活力方面的作用進行研究與評價。
作為較早開展HMOs科學研究的中國乳企，蒙牛從2016年起聯(lián)合美國UC DAVIS、北大醫(yī)學部、中科院化學所、中科院大連化物所等國內外頂尖科研院所，針對中國母乳中HMOs構成開展相關隊列研究，比較中外母乳差異，解析中國母乳HMOs組成特征。針對HMOs改善嬰幼兒健康（腸道健康、腦發(fā)育）、對成人腸道、免疫以及改善老年認知等功效開展了相關研究及專利布局。自主研發(fā)的HMOs已通過農業(yè)農村部安全評估，即將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并助力推動中國嬰幼兒食品研發(fā)升級，為中國食品科學技術學會組織起草的《母乳低聚糖（HMOs）的科學共識》提供了科學研究參考。