施一公教授曾获舍尔学者基金会颁发的舍尔学者奖(Searle Scholar)及雷拓爱伦基金会颁发的雷拓爱伦学者奖(Rita Allen Scholar),获得2003年“鄂文西格青年科学家奖”(The Irving Sigal Young Investigator Award)、2010年国际赛克勒生物物理学奖(The Raymond&Beverly Sackler International Prize in Biophysics)、2010年香港求是基金会杰出科学家奖、2010年谈家祯生命科学终身成就奖、2014年度瑞典皇家科学院爱明诺夫奖(GregoriAminoffPrize)。2013年5月入选欧洲分子生物学组织(EMBO)外籍成员、2013年4月25日当选为美国艺术与科学学院院士、4月30日当选美国国家科学院外籍院士;2013年12月19日当选中国科学院院士。2014年底获“中国医药最高荣誉”的“吴阶平-保罗•杨森医学药学奖”(简称“吴杨奖”)。2015年获年度中国生命科学领域十大进展。获凤凰卫视2015-2016影响世界华人大奖。2016年获何梁何利科学技术成就奖,该奖项为何梁何利最高成就奖。2017年获未来大奖生命科学奖项。