马余强在活性物质的非平衡统计物理、纳米材料与生物界面作用、软物质可控组装的机理方面取得了系统性、原创性成果。马余强主要从事软物质物理研究，致力于运用统计物理学研究活性物质的非平衡集体运动以及生命物质中细胞的界面物理，做出了系统性、原创性工作。他在活性物质的宏观集体运动理论和微观机制方面做出了若干首创工作：建立能正确刻画活性物质宏观集体运动的动力学方程，发现有序相出现长波涨落，从而提出活性物质集体运动的失稳概念；他揭示活性物质中拓扑缺陷的微观起因，率先提出无需流体亦可激发其拓扑缺陷。进一步阐明宏观集体运动失稳起因于微观拓扑缺陷的反常超扩散动力学。他运用界面调控的物理图像，系统研究参与生命过程的纳米载体—细胞—生物大分子三类重要界面作用，形成国际上有特色的统计物理研究思路，推动统计力学在该领域的发展：他首次发现粒子旋转入侵细胞的规律及自发渗透细胞与受挫包裹的新机制，在国际上最早通过理论探索生物相容性好的DNA载体与细胞相互作用，从而提出负电载体通过角攻击方式高效进入负电细胞膜的“类电荷吸引”物理机制。此外，他提出pH敏感的相变物理调控来设计载体靶向肿瘤细胞，减少对正常细胞损伤，为未来靶向肿瘤输运提供重要见解。