经学科专业评审组、评审委员会和奖励委员会三级评审，2016年度国家科学技术奖共授奖279个项目、7名科技专家和1个国际组织。其中，国家最高科学技术奖2人，分别授予中国科学院物理研究所赵忠贤院士和中国中医科学院屠呦呦研究员。值得一提的是，这是国家最高科学技术奖首次授予女性科学家。

在各项奖励中，最引人注目的是国家最高科学技术奖，每年获奖者不超过2名，奖金金额每人500万元人民币，由国家主席亲自颁发，主要奖励在当代科技前沿取得重大突破或者在科学技术发展中有卓越建树，或者在科技创新和科技成果转化中和高技术产业化中，创造巨大经济或社会效益的科学技术工作者。国家最高科学技术奖颁发给个人，从奖项2000年设立至今，共27位科学家获此殊荣，平均年龄超过80岁。