从事智能视觉信息处理技术研究30多年，在视频编码标准、视觉特征分析和仿生视觉模型三方面实现了创新突破，对我国数字视频编码国家标准制定和大规模产业化做出突出贡献，终结了国外向我国视频行业索取高额专利费的历史，获得国家科技进步二等奖（2012）；创立了以特征分析与压缩为中心的视觉大数据处理技术体系，获国家技术发明二等奖（2017）；开创了颠覆视频体制的超高速脉冲视觉技术新体系，研制出比影视快千倍的超高速脉冲视觉芯片、相机和视觉系统。发表学术论文300多篇，人文和科普类文章50多篇，专著2部，授权发明专利100多项（其中国际专利10多项）。

2002年至今担任国家数字音视频编解码标准工作组（AVS）秘书长20年，牵头或作为主要起草人制定三代国家标准，编码效率实现了对同期国际标准的赶超。2008年上海东方明珠采用AVS1转播奥运会，2012年中央电视台采用AVS+播出高清电视，之后国内外上千路电视频道采用，2018年中央电视台采纳AVS2进行4K超高清播出，保障2019年国庆70周年直播，2022年中央广播电视总台采用AVS3对北京冬奥会8K播出。担任国际标准组织MPEG中国代表团团长10年，起草ISO/IEC国际标准4项，获ISO和IEC秘书长联名签发证书。

2007年开始研究监控视频编码，2010年开始研究视觉特征编码，创立了以特征分析与压缩为中心的视频大数据高效处理技术体系，发明了视觉特征高效压缩、场景视频建模压缩、对象精准分析识别等技术并成为国际标准，实现了识别精度和压缩效效率提升，在百度、腾讯、海信产品中被数亿用户使用，2017年获得国家技术发明二等奖。

2015年担任北京“脑科学与类脑计算”重大专项专家组召集人，专注视觉领域，通过精细解析仿真灵长类视网膜神经网络，提出了颠覆视频概念的脉冲视觉模型，专利获中美日韩欧授权，提出了超高速目标实时检测、跟踪和识别算法，研制了比人类视觉和电影电视速度快千倍的超高速相机和视觉系统，通过国家照相机质量监督检验中心检测。

黄铁军是国家杰出青年科学基金获得者，教育部长江特聘教授，万人计划科技创新领军人才，全程参与我国新一代人工智能发展规划建议、起草和实施，担任“科技创新2030”新一代人工智能重大科技项目专家组副组长，国家人工智能标准化总体组副组长，新一代人工智能产业技术创新战略联盟秘书长等职，是中国计算机学会会士、中国人工智能学会和中国图象图形学会会士。