马琰铭博士长期从事高压下凝聚态物质的新结构与新效应等方面的研究，获得了若干新奇的高压结构相变，特别是马琰铭博士首次发现了有违传统高压理论的新型高压相变--金属钠在200万大气压转变为“透明”的宽带隙绝缘体，研究成果发表在国际权威期刊《Nature》上、并入选2009年中国基础研究十大新闻，被国际高压著名科学家在Nature 和Nature Photonics 撰文焦点评述，被Science daily，Chemistry World 等科学媒体亮点宣传，这一工作颠覆了以往学术界公认的压力将增强金属导电能力的论断，揭示了芯电子对原子间化学成键的重要影响是导致反常压致金属--绝缘体相变的原因，为高压理论的进一步发展带来了契机；马琰铭博士还在高压软模相变和高压相新型功能材料（如超导、热电、超硬材料）的研究上获得了重要进展，多项研究成果发表在权威物理学刊物《Physical Review Letters》和《PNAS》上，其中他提出的具有超硬特性的新型单斜碳(M-碳)的同素异构体是目前冷压下石墨的最佳候选结构， M-碳被作为专有名词使用，成果被Nature News亮点报道。
　　马琰铭博士发展了晶体结构预测新技术，首次将粒子群优化算法应用到晶体结构预测领域，发展了拥有自主知识产权的晶体结构预测CALYPSO程序，该方法现已经在国内外几十个研究单位得到推广和使用。