主要从事同位素地球化学研究,在矿物同位素分馏系数理论计算和实验测定、岩石成因同位素示踪和化学地球动力学、同位素体系理论模式及其地球化学应用等方面取得了一系列突出成果。独立或作为第一作者在国际SCI刊物上发表论文60余篇,部分论文已经被Nature和Science等国际SCI刊物引用达620余次(ISI论文引用排名榜中国地球科学家第3位)。有关矿物氧同位素分馏系数的计算公式和结果被写入美国出版的地球化学教科书《Principles of Geochemistry》(Columbia University Press, 1997)。主持有国家自然科学基金重点项目“同位素体系平衡的地质年代学和动力学效应”和中国科学院知识创新工程项目“扬子板块俯冲的壳幔地球化学循环”等。2014年6月,汤森路透发布了全球“高被引科学家”(Highly Cited Researchers 2014)榜单。中国科学院院士,中国科学技术大学教授、博导、地球和空间科学学院副院长,民盟省委主委郑永飞入选地球科学榜单。据了解,高被引论文是指根据Web of Science数据库统计,他引频次在所属领域同一年度发表的论文中排名前1%的论文。汤森路透分析评估了21个大学科领域内2002-2012年间发表的高被引论文,将各学科领域发表高被引论文数量最多的研究人员选入全球“高被引科学家”榜单。全球共有3000多位研究人员入选榜单。中国共有143位研究人员入选榜单。