2003年，当选为中国科学院院士。

2007年，费维扬负责和中国国内相关领域的专家一起完成了中国科学院重点咨询报告《加快发展先进的CO2的捕集和封存技术的建议》。

费维扬长期从事化工分离科学和技术的研究和教学工作，在理论联系实际，为石化企业解决革新挖潜难题和消化吸收引进技术方面进行了大量工作。针对能源、资源和环保等领域国民经济建设的迫切需要，在萃取、吸收等传质分离设备的数学模型、设计放大和性能强化等方面进行了系统的研究。例如采用计算流体力学（CFD）模拟与先进测试技术（如LDV和DPIV等）相结合的方法，深入研究液-液两相流的传递现象并对一些化工难题进行故障诊断，提出了多种改进分离设备性能的有效途径，推动了过程强化和中国国外引进技术的消化、吸收和再创新。面对全球气候变化的严峻挑战，开展了CO2捕集新技术的研究。先后与美、德、法、澳等国的大学和公司开展着多项应用基础合作研究。

费维扬提出了从浓度的测量可靠地推算出可表征返混的返混系数的计算方法研究了多种萃取设备的数学模型和设计方法发明了多种强化萃取分离的填料和设备，其中“内弯弧形筋片填料”可使液滴群在流动过程中不断地分散、聚合、再分散，从而促进了表面更新，抑制了轴向返混，提高了传质效率。该项发明获1995年中国国家专利局和世界知识产权组织联合颁发的中国专利创造发明金奖和第44届布鲁塞尔尤里卡世界发明博览会特别金奖。

截至2017年，费维扬在中国国内外科技期刊和会议上发表论文200余篇，参加编写的主要著作和手册有《液-液萃取过程和设备》，《溶剂萃取手册》，《石油化工设计手册》和《中国大百科全书·化工卷》等。代表性论著如下：

截至2017年，费维扬的研究成果获得国家科技发明奖、国家科技进步奖和国家专利创造发明金奖各一项，省（部）级科技进步奖十四项，发明专利十项。

在费维扬看来，搞科研最重要的就是“顶天立地树人”，这正是清华大学一直强调的科研理念。“生产力比较复杂，不使用最先进的科学技术，进行一些详细的基础实验的话，要解决问题不太容易。所谓顶天，就是你要和国际上最新的科技发展动向接轨；所谓立地，就是要接地气，根据我们国家重大需求，根据工程的直接问题，来做工作；所谓树人，这个过程是培养学生的过程，也是我们自己学习的过程。”

截至2017年，费维扬一共指导了30余名博士生和硕士生。其中2011年指导博士生周文戟的毕业论文《不确定性分析方法用于煤间接液化的评价研究》被评为清华大学校级优秀博士学位论文。

1999年费维扬当选为国际溶剂萃取会议（ISEC）国际委员会（常设）的中国委员。还担任中国生态经济学会副理事长、中国生态经济学会循环经济专业委员会主任、中国化工协会荣誉理事、英国皇家化学会理事、《中国化学工程学报》主编、《化学工程》副主编等。

费维扬的父亲是上海财经大学工业会计教授。幼年的费维扬受到良好的教养，父亲教他读唐诗，擅长二胡的叔叔教他操琴。

费维扬针对能源、资源和环保等国民经济建设的迫切需要，在萃取等传质设备的数学模型和性能强化等方面进行了创造性的研究，成果突出，在应用理论知识和计算机辅助设计方法解决工程技术难题方面做出了重要贡献。（清华大学评）

2015年12月26日，费维扬捐资10万到“汪家鼎励学基金”，捐赠仪式在清华大学丙所举行。