肖國梁長期深耕磁約束核聚變實驗物理與診斷技術研究，主持近 10 項國際及省部級項目，曾獲亞太等離子體物理學會青年科學家獎、中核集團科學技術一等獎，入選中國科協青年人才托舉工程等重要人才計劃，在聚變技術研發與成果轉化領域成果顯著。

在全球能源向清潔低碳轉型的背景下，肖國梁指出，我國磁約束核聚變領域整體處于國際先進水平，部分關鍵技術達國際領先。但該領域仍面臨兩大核心挑戰：科學層面，未來聚變堆需持續的等離子體燃燒，燃燒等離子體物理領域仍有諸多難題待攻關;工程技術層面，耐受高能中子、以及高熱負荷的材料問題，以及燃料循環問題，均需突破。

肖國梁在科研中圍繞關鍵技術難點開展多項創新工作。以聚變裝置燃料添加為例，面對強磁場、高溫環境下燃料難注入的問題，他團隊采用獨特方法，將燃料加速至數倍甚至十幾倍音速，大幅提升燃料與聚變核心等離子體的接觸效率，為裝置穩定運行提供支撐。

談及磁約束核聚變研究的挑戰，肖國梁表示，該領域研究周期長、技術難度高，當前從科學研究轉向工程研發階段，面臨較大資金投入壓力，不過各國國家投入與市場資本正持續支撐研發加速;技術轉化方面，需找到明確市場需求，目前部分聚變技術如特種電源、微波技術等已實現轉化，且相關聚變技術因能適應嚴苛環境，技術要求更高、應用潛力大。

肖國梁重點關注了多個交叉領域內容：空天領域的器件材料(與聚變領域部分需求相似)、核醫學影像成像(與聚變部分成像技術原理共通)，以及人工智能在聚變控制等領域的應用。