2023年1月，获得首批新基石研究员项目资助；8月，入选中国科学院院士增选有效候选人。

黄志伟采用整合的研究方法包括生物信息学、病毒学、免疫学、结构生物学以及小鼠遗传学等，从分子、细胞以及个体水平等多个层次以较全视野对适应性免疫系统以及病毒拮抗机制进行研究。研究方向包括：研究适应性免疫细胞的免疫功能与分子机制。研究细菌CRISPR-Cas系统以及噬菌体Anti-CRISPR系统的分子机制；设计高效的、特异性的新型基因编辑工具。研究在生理和病理过程中人微生态系统中病毒、细菌的功能与机制。解析免疫与感染性疾病发生过程中起关键作用的蛋白（复合物）的分子机制，并利用这些结构信息理性设计小分子药物治疗相关疾病。

黄志伟致力于解析抗原介导的免疫细胞受体信号转导及其调控机制，揭示适应性免疫反应的基本科学规律，并为免疫疗法提供新理论和新技术。

2013年6月，《Science》在线发表题为《NLRC4蛋白自抑制机制的结构基础》（Crystal structure of NLRC4 reveals its autoinhibition mechanism）的研究论文，黄志伟参与该项目的蛋白表达、纯化，行为表征等工作。

2014年1月，《Nature》在线发表了黄志伟团队的《艾滋病病毒Vif“劫持”人CBF-β和CUL5 E3连接酶复合物的分子机制》（Structural basis for hijacking CBF-β and CUL5 E3 ligase complex by HIV-1 Vif）的研究论文。该项研究第一次揭示了艾滋病病毒研究领域一直关注的艾滋病病毒毒力因子（Vif）的结构，破解了这一领域30余年的谜团，为艾滋病治疗开辟了研发靶向治疗药物的新途径。

2016年4月，《Nature》在线发表了黄志伟团队的最新研究成果《CRISPR-Cpf1结合crRNA的复合物晶体结构》（The crystal structure of Cpf1 incomplex with CRISPR RNA）。该研究向全球首次揭示了能够在人类细胞中高效编辑DNA的CRISPR-Cpfl系统工作机理，实现将DNA中的特定基因进行“关闭”、“恢复”和“切换”等精准“手术”。

2022年8月18日，黄志伟课题组在Science上发表题为《两种亚型的人类B细胞受体的冷冻电镜结构》（Cryo-EM structures of two human B cell receptor isotypes）的研究文章，揭示了BCR复合物亚基的组装、识别机制，以及发现不同亚型BCR尽管在膜内具有保守的组装模式，然而在胞外却具有不同的组装模式。

黄志伟指导的学生先后在《自然（Nature）》《细胞研究（Cell Research）》《自然结构与分子生物学（Nature Structural & Molecular Biology）》《美国科学院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）》和《基因组蛋白质组与生物信息学报（Genomics,Proteomics & Bioinformatics）》等杂志上发表文章，并获得春晖创新奖特等奖、李昌奖、第二届国家开发银行科技创新团队奖学金、工信部创新奖学金一等奖、全国大学生生命科学创新创业大赛一等奖、全国大学生生命科学竞赛一等奖等多项奖励。

黄志伟在团队里，亲自给学生安排课题、设计实验，指导学生做实验，并随时翻阅学生的实验室笔记本，每天和学生讨论问题。遇到一些关键的实验，他就亲自操刀。他经常在晚上就把第二天工作想法整理好，课题进展到什么程度，要做哪个实验，哪个学生要干什么，他都会及时安排好。

黄志伟始终坚持为国创新的初心，将个人发展同国家和民族的前途命运紧密联系在一起，到祖国更需要的地方去开疆扩土，选择在哈尔滨工业大学工作，扎根祖国的龙江大地干事业。（中华全国归国华侨联合会评）

黄志伟在科研上是个不折不扣的“拼命三郎”。（如皋市人民政府评）

黄志伟在T细胞受体复合物的分子组装、适应性免疫机制研究方面作出了贡献。（科学探索奖评）