汤秋鸿长期从事全球变化水文学研究。在陆地水循环与全球变化关系、陆地水循环过程综合集成模型、水安全风险预估及应对等方面提出了一系列新模型、新方法和新技术；研发了考虑人类活动的全球生物圈水文模型、大陆尺度高精细水文水动力模拟监测预报技术，阐明了人类活动跨区域远程影响水循环演变的机理，揭示了北极冰冻圈变化与中纬度极端天气的关联机制；主持编制了中国气候变化下的环境风险地图集。他还获得了国家杰出青年科学基金项目和英国皇家学会牛顿高级学者基金资助。

中国科学院青年科学家奖每年评选一次，评选出院属单位各学科领域的优秀青年科学家共10名，旨在表彰科技创新活动中涌现出的先进典型和做出突出贡献的青年科技人才，在全院形成鼓励创新、激励进取的人才发展氛围。