他以黄土及有关第四纪沉积物为主要对象，系统地研究了中国黄土的堆积、演化及其与古气候、古环境的关系，并与全球气候变化联系起来；率先将第四纪磁性地层学引入我国，最早指出我国240万年前的重大地质气候事件，测定了蓝田猿人和澳洲沙漠化年代；与刘东生院士一起将中国黄土与深海沉积序列进行了成功的对比，重建了黄土高原的气候历史；提出了黄土堆积演化模式及其与环境演变的关系；由安所领导的研究集体，系统的提出了控制中国古环境变化的东亚古季风理论，建立了最近240万年、13万年和最近2万年以来中国古环境变化序列，重建了最近2万年以来中国环境变化图景，并对古季风变迁机制进行了系统讨论；提出了末次冰期和间冰期冬季风气候的不稳定性和突发事件的证据和规律，开展了南北半球古气候对比的研究，并获国际承认。曾应邀多次在国科联和全球变化研究国际学术大会上作报告。合著《黄土与环境》一书，是主要执笔者之一；为建立一个新型的地球环境研究中心作出了重要贡献。先后获国家自然科学奖二等奖２项，三等奖１项；中国科学院自然科学奖一等奖３项，三等奖１项。他在“Nature”、“Geology”、“Quaternary Research”、“Quaternary Sciences Review”等国外杂志上发表文章50余篇，在国内“中国科学”、“科学通报”等杂志上发表文章50余篇，ＳＣＩ检索第一作者被引用200余次。