屠呦呦是抗疟新药青蒿素的第一发明人。她领导科研组继承发扬祖国医药学遗产，从系统整理历代医籍、本草入手，收集二千多种方药，归纳编篡成《抗疟方药集》，又从中选出200多方药，以现代科学组织筛选，不断改进提取方法，终于在1971年发现对鼠疟、猴疟均具有100%的抗疟作用的青蒿素。经全国协作，验证病例达二千多，确证为“高效、速效、低毒”的抗疟新药，特别对抗氯喹恶性疟有特效。其后，她继续深入研究，又首先发现双氢青蒿素，研制青蒿素类和吖啶类抗疟药组成的“复方双氢青蒿素”，扩展药效至免疫领域。青蒿素的发现不仅找到了一个抗疟新药，而且为寻找抗疟药开辟了一条新的途径，由此带动国际抗疟领域工作的新进展，也促使世界上很多国家对青蒿素展开进一步的研究，挽救了全球特别是发展中国家数百万人的生命。
她1978年出席全国科技大会获全国科技大会奖；1979年获国家发明奖；1982年出席全国技术奖励大会，领取发明奖章和证书。双氢青蒿素成果1992年获中医药管理局科技进步一等奖；1992年度“全国十大科技成就奖”及1997年“新中国十大卫生成就”之一。屠呦呦个人1984年被国家第一批授予“中青年有突出贡献专家”，1990年第一批享受政府特殊津贴；1992年由中国中医研究院授予最高荣誉奖和终身研究员称号；1994年被中央国家机关授予“十杰妇女”称号；1995年出席全国劳动模范和先进工作者表彰大会，由国务院授予“全国先进工作者”称号，同年以“中国政府代表团”代表的身份出席“第四届世界妇女大会”并再次出席全国科学技术大会。2004年获泰国玛希顿皇家医学贡献奖（Prince Mahidol Award）。2011年拉斯克－狄贝基临床医学研究奖(Lasker DeBakey Clinical Medical Research Award)。
一、抗疟新药青蒿素的第一发明人
疟疾是危害严重的世界性流行病，全球百余国家年约三亿多人感染疟疾。自本世纪六十年代起，氯喹等原有抗疟药因疟原虫对此产生抗药性而失效。时值越南战争，促使国际上迫切寻找新结构类型抗疟药。在国内（曾由“523”办组织全国七大省市筛选中草药3200多种，亦有人做过青蒿，认为无效而放弃），国外（美国结合侵越战争需要，筛选化合物达三十万种）大量工作未获成功的情况下，领导科研组以现代科学继承发扬祖国医药学遗产为指导思想，从系统整理历代医籍、本草入手，收集二千多种方药基础上，归纳编篡成《抗疟方药集》，又从中选200多方药，组织筛选。经研制380多个样品，特别结合古代用药经验，从东晋?葛洪《肘后备急方》青蒿“绞汁”服用截疟记载中，考虑到温度、酶解等因素，不断改进提取方法，终于在1971年获得青蒿抗疟发掘成功！ 发现的有效部位和有效单体—青蒿素，对鼠疟、猴疟均具有100%的抗疟作用。经大量提取药物，安全性实验及自身试服后于1972年，1973年分别就有效部位和青蒿素单体，在海南昌江疟区作首次临床研究，证实具有胜于氯喹的满意疗效，抗疟新药—青蒿素由此诞生！屠呦呦等自1972年分离得到青蒿素单体后即着手进行青蒿素的化学结构研究，先后与中国科学院有机所和生物物理所协作，最终用X—衍射方法确定了青蒿素的立体结构。青蒿素是一个具过氧基团的新型倍半萜内酯，也是一个与过去抗疟药结构完全不同的新抗疟药，打破了过去认为“抗疟药必须含氮杂环”的断言。为此青蒿素的发现不仅找到了一个能解决抗性疟疾的新药，而且为寻找新的抗疟药开辟了一条新的途径。经全国协作，验证病例达二千多，确证为“高效、速效、低毒”的抗疟新药，特别对抗氯喹恶性疟有特效。1978年青蒿素鉴定会后，屠呦呦负责的科研组工作继续不断深入，青蒿素获1985年卫生部实施新药审批办法后的第一个《新药证书》（86 -x-01号）。青蒿素的发明引起国内、外专家的重视，1981年应WHO的请求，我国同意在北京召开“青蒿素”专题的国际会议，屠呦呦以“青蒿素的化学研究”为题，第一个作报告，获得高度评价，认为“青蒿素的发现不仅增加一个抗疟新药，更重要的意义还在于发现这一新化合物的独特化学结构，它将为合成设计新药指出方向”。由此带动国际抗疟领域工作的新进展，也促使世界上很多国家对青蒿素展开进一步的研究。青蒿素是当前中国被国际承认的唯一创新药物。现在世界多国均已广为应用，产生很大的社会效益和经济效益。
二、首先发现双氢青蒿素
在研究青蒿素化学结构中，屠呦呦于1973年首创其还原衍生物—双氢青蒿素。这在青蒿素类药物研究上意义是很大的：（一）确证青蒿素结构中羰基的存在；（二）由双氢青蒿素结构中的羟基得以制备各类青蒿素衍生物，增效并扩大生物活性，促使当今国内、外对青蒿素类药物研究不断深入，更好为人类保健作贡献；（三）经屠呦呦负责的科研组七年努力，得以创制出临床药效高于青蒿素10倍，又复燃率低至1.95%的新一代抗疟药，其片剂具有更突出的“高效、速效、安全、剂量小、口服方便、复燃率低、研制简廉”等优点，特别是经药效学及临床研究，证实最便于病人口服的片剂，在“安全、有效”上，胜于当前注射给药的同类衍生物，被认为是当前青蒿素类药物之优选者！该药于1992年获国家“一类新药证书”（92卫药证字X-66、67），已大批生产，经销国际市场，反映良好，被认为是“国际上治疗各型疟疾的较理想口服治疗药”。
三、完成“青蒿品种整理和质量研究”
“七五”期间，参与国家攻关项目《常用中药材品种质量研究》中“青蒿品种整理和质量研究”课题，对青蒿进行系统研究，分离鉴定了17个化合物，其中5个为新化合物，并修正了《中国药典》长期沿用的谬误。
四、机理方面的进一步研究
为防止青蒿素抗药性的产生，保护青蒿素的临床使用寿命，避免滥用，与首都医科大学合作，就“双氢青蒿素对约氏疟原虫在蚊体内发育的影响”进行研究，发现青蒿素影响约氏疟原虫配子体感染性，但对蚊体内子孢子增值期不起抑制作用，即未能抑制卵囊继续发育到子孢子。提示青蒿素类药物不能用于疟疾预防。为当前有人将其用于预防提出了警示。
五、研制青蒿素类和吖啶类抗疟药组成的“复方双氢青蒿素”
为解决多重抗药性恶性疟蔓延全球的问题，近年国外十分重视复方的研究。双氢青蒿素为当前青蒿素类药物中的首选药，对多重抗药性恶性疟无交叉抗药性。而吖啶类抗疟药—咯萘啶与4－氨基喹啉类、嘧啶类、胍类及磺胺类均无交叉抗药性。为此设计了双氢青蒿素与咯萘啶组成的复方。在军科院支持下，进行实验研究，确证二药具显著协同增效作用，增效指数为7.6，（高于当前广泛应用的蒿甲醚和本芴醇组成的复方蒿甲醚，其增效指数为6），且作用位点多，疗程短。经二药联用治疗恶性疟10例，在12-24小时内，分二次服用，即达高效，40天未见原虫复燃。已获专利证书（专利号：ZL 99109669.X）。
六、根据临床需要，研究多种剂型
据WHO资料，每天约有3000个婴幼儿童死于疟疾。为此研发了“双氢青蒿素栓剂”，方便儿童直肠给药。又用直接得自青蒿的青蒿素制成口服片剂，制作简便，价格便宜，又不易产生抗药性。均于2003年获得《新药证书》，分别为国药证字H20030341和H20030144。
七、扩展药效至免疫领域
经研究发现，双氢青蒿素在免疫领域具良好的双向调节作用，既能降低B细胞高反应性以减少免疫复合物沉积所致的自身免疫病，又可提高T细胞的免疫功能。在北医有关部门支持下，我们已将双氢青蒿素用于治疗红斑狼疮和光敏性疾病。现已获国家食品药品监督管理局的“药物临床研究批件”（2004L02089）和中国发明专利（专利号：ZL 99103346.9）。经临床100例疗效初步观察，总有效率94％，显效率44％。