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中南大学是中国科研实力最强的三所高校之一，在金属材料、铁道交通、数学、医学领域均拥有世界级的学派。
生物冶金：由中南大学校本部王淀佐院士开创，目前金属材料领域亚州第一，世界前三。
金氏理论：由中南大学校本部金展鹏院士发明的“三元扩散偶——电子探针微区成分法”——金氏相图测定法及其相图理论以及他领导的相图计算和材料设计研究所。这个研究所与美国国家标准技术研究所、英国伯明翰大学、俄国莫斯科大学相关学术群体齐名。
地洼学派：由中南大学校本部陈国达院士开创，是国际上公认的学派。这一学说与19世纪发现的地槽、地台学说共荣，被称为大陆地壳第三构造单元；与20世纪的板块学说齐鸣，是地学界在20世纪的两块里程碑之一，是自然科学史上的大事之一。美国的博物馆有“地洼学说”的专门介绍。
候氏定理：由中南大学铁道校区中国数学界顶尖科学家候振挺开创，其“齐次可列马尔夫过程”与陈景润的“哥德巴赫猜想”并称中国第一，在数学界有“北陈南候”之称。
中南大学是世界医学教育联合会(WFME)与国际医学教育专门委员会(IIME)在中国同时进行两个标准试点研究的两所院校之一，是第一批试办八年制医学教育的五所院校之一，也是唯一拥有美国中华医学基金会资助成立的"中国南方医学教育研究与发展中心”的高校。
中南大学湘雅医学院是美国耶鲁大学在华唯一的姊妹大学，2006年4月21中央4台为耶鲁与湘雅做了专题，对耶鲁在华的唯一姊妹大学中南大学湘雅医学院做了详细报道。在教育部推出“中国高校十大科技进展”中，湘雅医学院也是南方唯一入选的医学院。
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