主要从事前寒武纪地质学、变质地质学和火成岩石学研究
翟明国针对早期陆壳的形成与增长、早期大陆壳的结构与成分、前寒武纪与显生宙变质作用和大陆动力学机制的异同等前沿核心科学问题,并且研究大陆演化历史与矿产资源的富集机理,集中研究华北陆块以及相邻地区,取得了系统的创造性成果。翟明国主要研究内容及成果有:1.发现和报道了在中国华北有早前寒武纪高压变质带,包括高压麻粒岩和退变榴辉岩,是世界上有关研究中最早的报道之一,引起国内外的注意。2.提出中国华北克拉通与其它克拉通在构造演化上有重大差别的岩石学和地球化学证据,以及前寒武纪重大地质事件划分方案。3.报道了大别山超高压变质带有沉积变质的硬玉石英岩,证实确有形成于地表的岩石因构造作用曾下插到地幔深度,而后又抬升到地表。4.提出将大别山和山东的高压变质岩划分为三个不同性质的岩石构造单元,从而为造山带构造演化提供了新的思路。5.提出在华北的中生代岩石圈减薄过程中,下地壳起到重要作用。6.发现和报道了朝鲜半岛印支期榴辉岩,讨论了大别山-苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸状态,为东北亚的构造演化奠定了基础。