郭成辰教授的主要研究领域为蛋白基生物材料的结构、功能、加工和生物医学应用。具体研究方向包括蛋白基生物高分子的化学修饰、蛋白基生物医用材料的加工和生物医学应用、仿生材料、生物材料的表界面化学和生物学效应等。迄今，以第一（及共一）作者和通讯作者在 Nature Materials、Nature Reviews Materials、Advanced  Functional Materials等国际高水平学术期刊上发表SCI论文24篇，共计发表SCI论文50余篇，被引用1000余次。并著章节2篇，授权发明专利2项，申请国际专利2项，获得国家自然科学基金1项。所研发的一系列蛋白基生物材料被应用于骨修复、组织工程、植入介入医疗器械等领域，并首次实现了再生蚕丝蛋白的规模化热塑性加工。相关工作被 Chemical & Engineering News 等媒体杂志道。