《国际科学技术前沿报告2021》从基础交叉前沿、空间光电、信息、材料、能源、生物、人口健康、农业、海洋、资源与生态环境等主要科技领域以及科技基础设施和数据计算平台等科技研发平台中，选择原子分子物理学与光学物理、微小卫星技术、量子传感与测量技术、冶金智能化制造关键技术、下一代电化学储能技术、脑机接口技术、基因治疗技术、生物育种技术、北极研究、可持续发展研究、光学天文望远镜以及百亿亿次计算技术等12个科技创新前沿领域、前沿学科、热点问题或技术领域，逐一对其进行国际研究发展态势的全面系统分析，剖析这些前沿领域和热点学科或科学问题的国际总体进展状况、研究动态与发展趋势、国际竞争发展态势，并对我国开展这些相关前沿领域和热点问题研究提出对策建议，为我国这些领域的科技创新发展的科技布局、研究决策等提供重要的咨询依据，为有关科研机构开展这些科技领域的研究部署提供国际相关领域科技发展的重要参考背景。