主要从事短波光学技术、近红外光谱技术与应用研究
陈星旦于二十世纪五、六十年代，在物理测量方面做过多项中国国内急需的开创性工作。在中国第一次核爆光辐射威力测试中，创造性地提出测量方案及辐射传感、模拟、标定系统。研制的几种光冲量计，在第一次及以后历次大气层核试验中得到成功应用。二十世纪八、九十年代，研究真空紫射线光学技术。主持研制了光谱光源、标准探测器、光谱仪器、正入射软X射线成像元件和系统。建立了短波光学研究的技术基础。
