加州理工学院在20世纪的学术成就简要罗列如下：20-30年代，地质学家伍德发明了地震仪，物理学家里查和数学家伽坦堡发明了里氏地震强度等级（the Richter Scale）。他们把地震学发展成为一门国际性学科；
30年代，泡令进行有关化学键性质的研究，奠定分子生物学的基础。1954年获得诺贝尔化学奖（1962年再获得和平奖）；
40年代，物理学家戴尔布拉克对病毒的遗传结构和复制机理做出了重大发现，导致了分子遗传学的诞生。
1969年获得诺贝尔医学（及生理学）奖；
1948年，加州理工学院的科学家首次勘测了北半球所能观测的北半球所能观测的整个星空，发现了数以千计的新屋及星系、彗星，并绘制了天图。这本天文图谱至今被全世界的天文学家奉为圭臬。1964年，天文学家施密特在加州理工学院发现了类星体（quasars);
1953年，地质化学家派特森推算出现代科学界公认的地球年龄一-46亿年。他获得世界环境科学最高-一泰勒奖（Tyler Price);
60年代，物理学家盖尔曼提出夸克理论。1969年获得诺贝尔物理学奖;
60年代，罗杰·斯佩里发现大脑两半球各司不同的职能：左半球主管语言（Vebal thinking and language），右半球主管形象思维（spatial-visual thought）。1981年获得诺贝尔医学或生理学奖；
1986年，生物学家胡德发明了脱氧核糖核酸序列分析器（DNA Sequemtor）。现在人类基因项目主要依靠这种仪器来解析基因序列；
在1980-1990年间，加州理工学院的教授平均每人在一流自然科学期刊上发表3.36篇论文。排名第二的斯坦福大学为1.21篇，仅及前者的1/3;
1999年10月，执教于Caltech的艾哈伍德·泽维尔教授获得诺贝尔化学奖。
"如果说加州理工学院在美国高等教育史上不占什么重要地位的话，那么它在世界现代科技史上的地位则没有几所大学能够望其顶背。"学者的评论表明加州理工学院学术地位的无与伦比。的确，从世界上最大的光学天文望远镜，到连接原子之间的作用力；从地震学到分子生物学；从夸克理论到太空探索，加州理工学院的科学家所起的作用都是很难被他人取代的。
