Giáo sư Nguyễn Thục Quyên là Giáo sư Khoa Hóa – Hóa sinh tại Đại học California, Santa Barbara (UCSB) và là Đồng Chủ tịch Hội đồng Sơ khảo Giải thưởng VinFuture. Bà chính thức giảng dạy và nghiên cứu tại Đại học California, Santa Barbara (UCSB) từ hè năm 2004.

Bà từng là cộng tác nghiên cứu tại Khoa Hóa học và Trung tâm Nano tại Đại học Columbia, hợp tác cùng Giáo sư Louis Brus và Colin Nuckolls trong lĩnh vực tự lắp ráp phân tử và tính chất của các chất nano-kích thước và các thiết bị liên quan. Bà cũng đã có thời gian làm việc tại Trung tâm Nghiên cứu IBM tại T. J. Watson (Yorktown Heights, New York), hợp tác với Giáo sư Richard Martel và Phaedon Avouris trong lĩnh vực điện tử phân tử. Các nghiên cứu của bà tập trung vào tính chất điện tử của polyelectrolytes liên hợp, giao diện trong các thiết bị quang điện tử, tạo và vận chuyển điện tích trong chất bán dẫn hữu cơ, vật liệu mới cho các ứng dụng pin mặt trời hữu cơ, tự lắp ráp phân tử, xử lý vật liệu và đặc tính kích thước nano của pin mặt trời hữu cơ và thiết bị vật lý.

Trong sự nghiệp khoa học, Giáo sư Nguyễn Thục Quyên đã nhận được nhiều giải thưởng danh giá, bao gồm Giải thưởng Nhà Nghiên Cứu Trẻ từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân (2005), Giải thưởng Quỹ Khoa học Quốc gia CAREER (2006), Giải thưởng Harold Plous (2007). Năm 2008, GS. Quyên nhận Giải thưởng Học giả – Giáo viên Camille Dreyfus, sau đó là các giải Nghiên cứu viên Alfred Sloan (2009), Nghiên cứu viên Đổi mới và Năng lực Cạnh tranh Hoa Kỳ của Quỹ Khoa học Quốc gia (2010), Giải thưởng Nghiên cứu Cao cấp Alexander von Humboldt (2015), và Nghiên cứu viên của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia (2016). Đặc biệt, Giáo sư Quyên đã được bình chọn là Top Trí tuệ Khoa học có Ảnh hưởng nhất Thế giới trong các năm 2015, 2016, 2017 và 2018. Bà cũng nằm trong danh sách Top 1% Nhà nghiên cứu Khoa học Vật liệu được Trích dẫn Nhiều nhất thế giới theo Thomson Reuters và Clarivate Analytics.