2005年8月，郑州大学环境科学研究院成立，唐孝炎担任名誉院长。

2010年1月，河南省环境化学与低碳技术重点实验室批准建设，唐孝炎担任学术委员会主任。11月，受聘为南京理工大学环境与生物工程学院名誉院长。

2012年9月13日，唐孝炎参加苏州院士回乡活动。

唐孝炎在中国首先开创了大气环境的研究，创建了环境化学专业，并在大气环境和大气环境化学领域有着显著贡献。在环境化学前沿领域大气臭氧、酸雨和大气细颗粒物（气溶胶）化学方面做过许多具有开拓性和创造性的系统工作，是中国大气环境和大气环境化学领域的学术带头人。她通过50余年在大气环境研究中的实践经验，强调了大气氧化性的重要性，以自身的科研经历把中国大气环境研究分成了光化学烟雾研究、酸沉降研究、大气复合污染研究三个阶段。

1974年，兰州光化学污染事件引起了当地居民和政府的关注，唐孝炎作为技术负责人，领导设计组织了兰州光化学烟雾现场大规模综合研究，进行了全面系统的研究，于1977年证实了光化学烟雾在中国的存在，发现了中国光化学烟雾不同于外国的成因，由此制定的防治措施，使兰州夏季严重的光化学污染显著缓解。

1977年，唐孝炎及其课题组在国内从无到有地研究设计了用于监测 NMHC（非甲烷总烃）、O3（臭氧）和 NOX（氮氧化物）的设备和方法，发现并证实了兰州地区高浓度 O3和 VOCS（可挥发性有机化合物）的存在。同时，为了确证兰州污染是否为光化学烟雾，必须检测出仅在大气光化学反应中合成的特殊物质——PAN（过氧乙酰硝酸酯）。为此，唐孝炎又自行设计了采用黑光灯管进行人工合成的方法。

1978 年，唐孝炎正式在大气中监测到了 PAN，首次证明了兰州地区夏季污染现象的确为光化学烟雾污染。通过研究证明，中国兰州地区的光化学烟雾污染不同于美国洛杉矶，其主要来源是化工区排放，而非汽车尾气。

1979年，为了进一步研究大气中的光化学反应，她主持设计建造了中国第一个光化学烟雾模拟装置；在当时国内无计算机软件的困难条件下，开发了国内最早的用以描述二次污染物时空分布的大气质量模拟模式。在随后数十年的时间里，她先后在上海、北京、广州等城市或石油化工区开展了光化学烟雾的研究，在理论和实践方面取得了丰硕的成果。她还负责制订了中国大气环境质量标准中光化学氧化剂标准和标准分析方法。这些工作在国内起步最早，研究最多而且最系统。

1980年，唐孝炎与中国环境科学研究院等机构合作，申请了UNDP项目。她组织了兰州光化学烟雾大规模现场综合研究，设计建造了用于兰州实地的大气光化学反应模拟装置，并最早建立了化学反应与大气扩散相结合的计算模式。整个项目于1984年完成。

20世纪80年代初期，唐孝炎针对中国出现的酸雨，根据一些地区的酸雨资料和实地调查研究，特别是酸雨形成中大气化学和物理过程的本质，提出中国存在输送类型酸雨的观点，她在酸雨研究中的许多见解如干沉降的重要性、大气碱性尘对酸雨的中和作用，以及细粒子可能是酸性硫化物远距离传输的主要形式等，均对中国酸雨研究和酸雨污染控制对策具有重要学术价值的成果。

1987年，唐孝炎开始研究臭氧层破坏机制、替代品性质和履行国际公约对策等，她领导的研究小组已成为中国履行《议定书》最重要的技术和决策支持机构。

1992年，唐孝炎主持编写《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰的国家方案》于1993年1月经国务院批准，3月《议定书》被蒙特利尔议定书执委会译成五国文字，作为其他国家的参考范本，在国际公约履约方面，尤其是在保护臭氧层维也纳公约和蒙特利尔议定书的履约过程中为国家作出了重要贡献。

1997 年，提出了大气复合污染的概念，得到了学术界的公认，并正式进入战略研究阶段。

1998年，唐孝炎主持完成了有关北京市及其周边地区大气污染控制对策的多项专题研究项目，如“北京市大气能见度改善研究”、“北京市大气二次污染控制对策研究”等课题，基于对北京市大气污染长期研究获得的数据，总结提出了北京市大气复合型污染的特征及其演变规律，指出了北京市大气污染未来发展趋势及其研究和防治重点领域。

截止到2016年，唐孝炎多次参加国家中长期科技规划第十专题战略及其政策研究、主持国家攻关项目，973、863有关项目、国家自然科学重大基金项目和北京市项目。获得国家科技进步二等奖3次、一等奖1次，国家教委科技进步一等奖1次，环境保护科学技术奖一等奖1次 ，具体的主持项目和获奖情况如下：

截止到2019年，唐孝炎在中国国内外杂志和学术会议上发表了300余篇学术论文，独立和合作完成4部著作，其中1990年出版的教科书《大气环境化学》（2006年再版），先后获得教育部、国家环保局优秀教材一等奖、北京市先进教育集体和教材一等奖；与钱易合作主编的著作《环境保护与可持续发展》教材获得2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖，下面列举具有代表性质的著作名录：

1972年唐孝炎创建了中国最早的环境化学专业，率先开设了《环境概论》、《三废治理》、《环境化学和大气化学》等一系列环境课程。

截止到2017年，唐孝炎依然坚持在教育教学一线，为北京大学的本科一年级学生开设课程《环境问题》，她注重培养新生独立思考、独立讨论等能力，在授课过程中注重用案例进行教育。40余年来已为中国环境科学的科研、管理和教学培养了学术带头人和骨干，其中学生张远航2015年当选为中国工程院院士，学生胡敏受聘为2012年北京大学特聘教授，学生邵敏担任北京大学环境学院环境科学系教授。

唐孝炎除了在北京大学，还在郑州大学、复旦大学独立和联合指导学生，截止到2017年7月，已培养出40名博士、10多名硕士。根据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟，唐孝炎培养学生情况如下：

唐孝炎是中国最早认识到臭氧层破坏机制的科学家，在中国各阶段大气污染的来源、成因和防治对策方面进行了系统、深入的研究，在光化学烟雾污染研究、酸雨和酸沉降研究、臭氧层保护系列研究中建立了具有中国特色的理论体系，取得一系列的突破性研究进展，为中国大气污染控制提供了坚实的科学依据，也为中国的大气环境保护和环境教育事业做出了显著的成绩，是中国大气环境科技领域的开拓者，是具有世界影响的环境科学家。唐孝炎热心公益事业，长期担任中国环境科学界的领导职务，积极推动中国妇女和各阶层环境保护意识的提高，促进社会各界参与环境保护事业，尤其在妇女与环境方面取得了世界瞩目的成绩。（2008年绿色中国年度人物评）

2012年，在唐孝炎80寿辰时，由她的学生们发起并捐资设立了“北京大学唐孝炎环境科学创新奖学金”，唐孝炎个人也向该基金注资，用于激励全国在环境科学领域具有创新精神、独特见解、杰出表现的优秀学生，以鼓励中国青年一代投身于环境保护事业，协助国家培养更多的优秀环保人才。