2000年6月，担任中国科学院生物学部副主任；中国国家科技部973项目首批9位首席科学家之一（唯一的女性）。

2002年6月，受聘为首都师范大学生物系特聘教授、博士生导师。

2004年，匡廷云的团队与生物物理所团队一起，完成分辨率为2.72埃的菠菜主要捕光复合物晶体结构解析，结构图登上了《自然》杂志的封面。

2008年11月21日，受聘担任杭州师范大学生命与环境科学学院院长。

2019年，第十届国际光合作用及氢能研究可持续发展大会授予85岁的匡廷云“杰出成就奖”；同年，亚洲—大洋洲光生物学会授予她“杰出贡献奖”；

2020年中国植物生理和植物分子生物学会授予她“终身贡献奖”，表彰她在光合作用领域做出的杰出贡献。

2021年，87岁的匡廷云坚持来参加两院院士大会。

2024年6月，匡廷云院士研究团队科研成果获2023年度国家自然科学奖二等奖。

匡廷云与中国国内外学者合作取得如下成果：揭示捕光叶绿素蛋白在膜上横向迁移调节激发能分配的规律；首次证明21kD膜蛋白是光系统I长波荧光发射的最初来源；提出光系统II反应中心可能的动力学模型；首次发现光系统II反应中心叶绿素蛋白的组氨酸残基及原初电子受体去镁叶绿素受到光照破坏，提出了反应中心第二条电子传递链具有光保护功能的假设。

截至2013年10月，匡廷云在中国国内外已发表论文400余篇。

2008年9月20日，匡廷云到井冈山大学访问，并为该校师生作了题为《21世纪生命科学及生物技术发展的趋势》的学术报告。

截至2013年10月，匡廷云作为首席科学家，主持了中国重点基础研究发展规划项目（973）“光合作用高效光能转化的机理及其在农业中的应用”。

截至2010年5月，匡廷云先后获得中国国家自然科学奖二等奖、中国科学院科技进步奖、中国科学院自然科学奖等多项奖励。

匡廷云认为：当前科普和科学传播工作已经被提到了前所未有的高度，也给广大科技工作者注入了一剂“强心针”，科普工作是一项肩负国家使命的重要责任。科技传播是科学技术研究活动中得以开展的重要基础，是科学知识应用的先导环节，也是提高国民科学素养的基本途径。科技传播的活跃对科学技术的发展与应用和经济与社会的发展进步，都具有重要意义。

匡廷云也指出：“在公民科学素质的提升上，中国距离真正成为创新型国家，还有很多工作要做。这就需要科技工作者来承担这样的历史使命和国家责任。”

截至2013年10月，匡廷云为中国培养出40余名博士与硕士生，两次被评为中国科学院优秀研究生导师。学生朱毅。

匡廷云与丈夫章申在莫斯科相识，章申1993年选为中国科学院院士，2002年9月3日因脑癌逝世。

2004年10月，匡廷云被查出乳腺瘤，但她忍受病痛，仍全身心地投入到科研工作中。在2005年1月做了手术后身体还没有很好恢复的情况下，又积极组织筹备工作，并主持了关于“生物质能”研究的香山会议。

2019年的三月和九月，匡廷云又先后被确诊结肠癌和肺癌。“人瘦得一塌糊涂，输了血打了两个礼拜的营养才上的手术台。”接她出院的是学生们。第二天，匡廷云的身影又出现在了实验室。“她在确诊之前依然还在上班，每个星期都来实验室。一心在工作上面。

六十多年投身光合作用的研究，致力于揭开光能转化之谜，是我国光合膜结构与功能研究领域的开拓者，为国家农业、能源等重大战略提供基础性、前瞻性理论和技术支持，为我国光合作用研究走向世界做出杰出贡献。（中央广播电视总台评）

匡廷云是中国著名的植物生理学、生物化学家，是中国叶绿体膜研究新领域的开拓者。她在光合作用、光合膜、叶绿素蛋白复合体结构与功能研究方面取得了系统的、创造性的成果，她开创的创新研究工作对中国经济发展、国防建设和社会进步做出了基础性、战略性、前瞻性的巨大贡献。（杭州师范大学评）