陈和生院士长期从事粒子物理实验研究。1979年至1986年在德国DESY参加丁肇中教授领导的Mark-J实验，为胶子物理研究和精确检验标准模型作出重要贡献。1983年起参加欧洲核子研究中心L3实验物理方案制定和探测器设计，负责强子量能器设计、模拟和重建程序工作，主持tau物理分析组工作，对精确检验标准模型、测定电弱参数和中微子代数等作出重要贡献。1995年至1997年主持阿尔法磁谱仪（AMS）大型永磁体系统的研制，在北京成功研制了人类送入太空的第一个大型磁体。该磁体于1998年搭载航天飞机进行了首次飞行，并于2011年送到国际空间站长期运行，该项目获国家科技进步二等奖（第一获奖人）。

陈和生提出北京正负电子对撞机（BEPC）发展的科学目标和设计方案，担任北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）经理，按计划完成工程建设，达到设计指标，性能提高了100倍以上。BEPCⅡ的大型高能物理实验国际合作组——北京谱仪Ⅲ获取了该能区世界最大的数据样本，取得了包括“首次发现带电类粲偶素Zc(3900)及其伴随态”等多项重大物理成果，被美国物理学会评为2013年世界物理学11项最重要的物理成果之首。BEPCⅡ保持和发展了我国在粲物理研究领域的国际领先地位。“北京正负电子对撞机重大改造工程”获国家科学技术进步一等奖。

陈和生主持国家“十二五”重大科技基础设施——中国散裂中子源的建设，是主要倡议者之一，担任工程指挥部总指挥和工程经理部经理，主持了工程的设计和建设。散裂中子源采用了创新设计方案，多项指标进入国际先进行列，2018年3月按计划完成工程建设，性能全部达到或优于验收指标，调试速度远超过国际上其他散裂中子源，靶站最高中子效率达到国际先进水平，使我国的中子散射技术及应用和强流质子加速器技术实现了重大跨越，使我国进入世界四大散裂中子源的行列。2018年8月，散裂中子源工程顺利通过国家验收。