蔡演军教授专注于岩溶石笋记录的气候和环境变化，以及含人类化石洞穴地层及其铀系测年的研究。至今，共发表SCI论文60余篇（其中Science、Nature、Nature Geoscience和PNAS论文9篇，含第一和通讯作者论文15篇，包括PNAS论文2篇，Geology论文2篇，EPSL论文3篇，QSR论文2篇）。发表论文被引用超过8000次(Google Scholar)，第一作者论文单篇最高引用339次，5篇第一作者/通讯作者论文引用超过120次，论文H指数为35。参与完成的研究成果获得国家自然科学二等奖（排名第3），三次参与获得中国科学十大进展（2010，2011，2015年）。曾获陕西省科学技术奖一等奖（排名10）、PAGES第一届青年科学家大会报告奖并在PAGES第三届开放科学会议上作大会报告、陕西省青年科技新星和中科院王宽诚西部学者突出贡献奖。