徐烨主要研究领域为恒星形成，银河系结构和运动。

徐烨与其合作者通过技术创新实现了高精度天体测量的突破，在银河系结构领域做出研究工作：1、开创了高精度天体测量的新技术，使可精确测量天体距离的范围从太阳附近300光年扩展至几乎整个银河系（约6万光年），揭开了银河系结构直接测量的序幕；2、精确测定银河系英仙臂距离，解决了关于英仙臂距离的长期争论，发现银河系新旋臂—本地臂，首次精确描绘了被认可的太阳附近银河系旋臂结构新图景；3、刷新了对银河系尺度和旋臂结构的认知；4、提出银河系是由充满着臂间次结构的多条旋臂组成的复杂旋涡星系的新观点。

徐烨指导的博士生郝超杰于2023年获得中国科学院院长奖特别奖，另获得博士国家奖学金、中国天文学会奖学金、中国科学院大学优秀毕业生等；博士生李英杰于2018年获得中国科学院院长奖。

徐烨出生于一个贫困矿工家庭，初中毕业就进入矿场做工补贴家用。在枯燥而辛苦的生活中，他唯一的消遣是抬头看看星空，开始对宇宙产生向往。艰苦的环境磨练了他的性格，生活的艰辛没有让他放弃自己的爱好。对星空的热爱让徐烨成为了一名天文爱好者，当矿工挣的工资几乎都用来买天文书籍。徐烨听从上海天文台沈有根的建议：“想要从事天文工作，还是要考研究生”。白天当矿工下井工作，夜晚学习知识，自学高中到大学课程。1996年，只有初中文化的徐烨考上了中国科学院上海天文台研究生，那个时候，他已经34岁。

“徐烨扎根西部高原，坚守青海观测站十余载，长期从事银河系旋臂结构领域的研究工作，为中国在该领域的研究跻身国际前列做出了重要贡献。”（中国科学院紫金山天文台评）

“徐烨从一名矿工到一个专业的科技工作者，用他的经历诠释了只有坚持不懈勇于创新，才能打开成功的大门。他为人谦虚热情，更有着坚韧不拔的毅力。他风严谨端正，不畏挑战，勇于创新。”（中国科学院评）

“一位起点低，起步晚，一直行为低调谨慎，胸襟宽广，大器晚成的大科学家——徐烨。”（《江苏工人报》评）