1.强化海相油气勘探理论自主创新，发现了普光、元坝等大型气田
四川盆地是我国最早发现和开发天然气的地区，但在2000年以前一直未发现大型、特大型气田。在四川盆地要发现世界级气田这一目标，首先需要勘探思路的解放，其次需要理论创新和技术攻关，和扎实的基础研究成果作支撑。马永生敢于突破已有认识，通过系统的地层学、构造地质学和沉积学研究，在前人划定的深水区找到了许多浅水沉积的证据，重新建立了川东北地区生物礁滩沉积模式，认为这些探区不仅不是油气勘探的“禁区”，而恰恰是优质储集体发育的有利区，从而为这些地区的油气勘探指明了方向。
与此同时，他通过油气充注历史和构造演化等方面的研究，认为构造高部位无疑是油气运移的指向区，而有效储层的空间分布才是油气聚集最终定位的关键因素，油气分布规律不受局部构造控制，构造低部位具有很大的勘探潜力。虽然前人在普光地区1116平方千米范围内，已钻各类探井21口，所有构造高部位都已打井，马永生突破传统勘探思路，但未发现气田。他果断地将储层最发育但又处于构造低部位的川东北普光地区确定为天然气勘探的首选目标。2001年8月，马永生提出了普光气田的发现井—普光1井部署方案，由于该井部署在低于构造高点1300米的位置，并且钻井深度达5700米，因而在论证过程中遇到了很多的质疑和阻力，但得益于他扎实的理论和技术成果，最终得到了专家和总部的认可。最终该井钻获279米巨厚气层，试获日产103万方高产工业气流，取得了川东北地区天然气勘探的重大突破。
随后，马永生负责制定了普光气田勘探的整体部署方案，组织实施探井29口,安全、高效地完成了气田主体的勘探工作，勘探成功率高达95%，引起国内外震动。截止到2010年底，已向国家上交天然气探明储量4122亿方，目前普光气田已成为国内最大的碳酸盐岩整装气田，其储量价值超过2千亿元人民币。普光气田为国家“十一五”重大工程——“川气东送”工程提供了资源基础，对缓解我国能源供应紧张局面具有重要作用。
在普光气田勘探理论和技术方法指导下，马永生带领团队继续探索，仅在中石化探区又相继取得了通南巴（2004年）、元坝和鄂西渝东（2007年）、南江（2008年）天然气勘探的突破，带来了四川盆地新一轮天然气发现和储量增长的高峰。
元坝区块位于四川省巴中—广元地区，飞仙关—长兴组气藏要比普光气田深900—1500ｍ以上。借鉴发现普光的思路，通过综合研究，认为元坝地区可能发育长兴组—飞仙关组大型台地边缘礁滩复合体。元坝1井是川东北巴中低缓构造带的一口区域探井，2006年5月30日开钻，至2007年3月23日完钻，完钻层位为上二叠统长兴组，井深达7170.71m。对长兴组（7081-7150m井段）进行酸压测试，由于重晶石泥浆对储层的污染，测试结果仅为0.3×104m3/d，未能反映储层的真实产能。马永生通过对钻探资料和三维地震资料的综合分析，认为元坝地区长兴组——飞仙关组为大型碳酸盐岩缓坡沉积，发育台地边缘礁滩相储层。元坝1井位于斜坡的上部，储层发育相对较差，往南可能存在台地边缘礁滩相储层，他顶住压力，大胆决策对该井实施开窗侧钻，2007年9月14日，元坝1-侧1井钻至井深7427.23米，达到地质目的层完钻。对长兴组——飞仙关组（7331-7368m井段）进行酸压测试，获得50×104m3/d的天然气产量，证实了元坝区块发育长兴组-飞仙关组礁滩储层，发现了元坝气田。目前元坝气田已经探明天然气地质储量2195亿方，并已投产，成为我国最深的海相大气田。
2.突破储层孔隙“消亡带”的传统认识，首次阐明了深层碳酸盐岩优质储层发育的“三元控储”机理
世界海相碳酸盐岩油气勘探的重大突破主要发生于20世纪50至60年代之交，海相碳酸盐岩探明石油储量的70%以上分布于中东的侏罗系、白垩系和第三系，探明天然气储量的70%以上分布于前苏联、中东和美国的石炭系、二叠系。国外海相盆地分布面积大，构造稳定，后期改造弱，一般属原型盆地，油气储层多集中分布在2000—3500米深度带。国际著名学者Scholle（1977）、Schmoker(1982)和Halley(1983)等先后提出孔隙发育“死亡线”的认识，即埋藏深度达到3500米时，因压溶和胶结作用使碳酸盐岩致密化，将出现一个所谓的储层孔隙“消亡带”。
与中浅层储层相比，深层碳酸盐岩储层在环境上具有地层温度高、地层水盐度高、应力复杂、异常压力普遍、岩石成岩作用强烈且多已进入成岩晚期等特点。深层、超深层是否发育优质的海相碳酸盐岩储层这一问题，既是公认的世界级难题，也是在勘探中必需要回答的问题。
马永生从野外露头和钻井资料入手，开展了碳酸盐岩沉积、白云岩化作用与优质储层形成机理研究，结合储层实验模拟结果，重塑了深层碳酸盐岩优质储层发育的物理化学过程，提出了“沉积－成岩环境控制早期孔隙发育、构造－压力耦合控制裂缝与浅部溶蚀、流体－岩石相互作用控制深部溶蚀与孔隙的保存”的“三元控储”机理，并预测川东北地区4500米之下广泛存在碳酸盐岩优质储层。这一突破性认识为包括普光、通南巴、元坝、川东南地区在内的深层油气勘探提供了理论依据，并得到了勘探实践所证实。
3.完善了碳酸盐岩礁滩储层综合预测的技术系列
深层碳酸盐岩礁滩储层预测是国内外油气勘探的热点和难点。针对这一难题，马永生带领其科研团队大胆探索，在前人工作基础上，提出了以碳酸盐岩储层岩石物理参数测定为基础，在构造、沉积相及储层发育模式指导下，以建立储层地质－地球物理模型为核心，通过地球物理正演模拟，明确储层地震响应特征与识别标志，开展碳酸盐岩储层综合预测的技术思路和方法，实现了深层碳酸盐岩储层的预测与精细描述，建立了普光地区五种礁滩型储层识别模式。
在此基础上，针对碳酸盐岩礁滩储层中粘土矿物会影响储层预测精度这一特点，他结合岩石物理参数和测井资料，建立了储层孔隙度与地震波阻抗之间的关系，有效预测了白云岩储层厚度和孔隙度，在普光储层主体分布区，预测生物礁储层厚度50—100米，鲕滩储层厚度150—250米。
以上研究为深层碳酸盐岩油气勘探提供了技术保障，其预测结果直接指导了普光气田的发现，实施的29口探井，礁滩储层钻探成功率达95%，取得商业发现的探井高达90%，
4.建立了叠合盆地深层碳酸盐岩天然气成藏机理与富集理论
叠合盆地是同一大地构造单元中多期形成的沉积盆地，构成不同类型、不同建造、不同时代盆地的复合和叠加。马永生团队的研究表明：与油气经过初次运移、二次运移聚集成藏的单旋回盆地明显不同，叠合盆地天然气的聚集经历了复杂的物理—化学过程，天然气的富集和最终定位受多种因素的控制：①源岩生油高峰期的流体输导格架、古构造和岩性—岩相变化叠合而成的古构造—岩性圈闭控制古油藏的形成分布；②古油藏形成后的构造运动控制油气藏的化学改造和流体调整；③新（晚期）构造运动及其控制的流体输导体系和岩性—岩相变化控制天然气的再富集和最终定位，据此建立了“原油聚集─流体调整─晚期定位”的叠合盆地深层油气富集模式，即“叠合—复合控藏”理论。
5.关注页岩气、地热等新能源，不断探索，初见成效。
2009年以来，马永生带领他的团队在认真学习美国页岩油气勘探开发成功经验的基础上，结合中国南方页岩气成藏地质条件的特殊性，开展了一系列基础研究工作，并大胆组织实践，2012年发现了我国第一个大型页岩气田—涪陵气田，并使我国成为北美地区以外首个实现页岩气商业开发的国家，为处于艰难起步阶段的我国页岩气勘探开发事业积累了宝贵的经验，引发了业界对高演化古老地层页岩气开发潜力的浓厚兴趣和广泛讨论。
针对我国地热资源利用不够的现状，他认为我国地热资源丰富，利用潜力巨大，具备规模产业化发展的条件，他组织并起草了《关于加强我国地热资源开发利用》的院士建议，该建议得到了国务院主要领导的重视。对我国地热资源的规模化产业发展起到了重要推动作用。
他负责完成的“海相深层碳酸盐岩天然气成藏机理、勘探技术和普光气田的发现”成果获2006年度国家科技进步一等奖。该研究成果被565位两院院士评选为“2006年中国十大科技进展”之一。2014年“元坝超深层生物礁大气田高效勘探及关键技术”获“国家科技进步一等奖”。他的专著《中国海相油气勘探》荣获第二届中国出版政府奖提名奖。2007年他本人荣获何梁何利科学与技术成就奖和李四光地质科学奖。
他的学术成果引起了国际同行的广泛关注，先后多次应邀在世界石油大会、AAPG年会、AAPG非常规油气国际研讨会、美国A&M大学、德州大学Austin分校介绍其研究成果。他的海相勘探理论及成果被美国石油地质家学会（AAPG）主编Carol Christopher评为“杰出工作”，并成为《GEO ExPro》期刊2008年第2期的封面人物。
他的研究团队2005年被中石化命名为“最佳创新团队”，2007年被国土资源部授予《全国地质勘查行业先进集体》称号。马永生注重人才培养，先后为油田企业和相关院校培养了急需的碳酸盐岩油气勘探领域博士15名，硕士5名。
主要学术著作：
1、马永生等.1999年.碳酸盐岩储层沉积学.北京:地质出版社.
2、马永生等.1999年.碳酸盐岩油气勘探.山东东营:石油大学出版社。
3、马永生芹等. 2006.华北盆地北部深层层序古地理与油气地质综合研究，北京，地质出版社
4、马永生等.2007.中国海相油气勘探.北京:地质出版社
5、马永生等，2009，中国南方构造—层序岩相古地理图集：震旦纪—新近纪，北京，科学出版社
6. Petroleum geology of the Puguang sour gas field in the Sichuan Basin,SW China,2008,Yongsheng Ma et al,《Marine and Petroleum Geology》,25,pp357-370
7. The Puguang Gas Field: New Giant Discovery in the Mature Sichuan Basin, SW China，2007，Yongsheng Ma, et al， 《AAPG Bulletin》，91(5)，pp627-643
8. The formation mechanism of high-quality dolomite reservoir in the deep of Puguang Gas Field，2008，Yongsheng Ma et al,《Science in China Series D: Earth Sciences》, 51. supp.I，pp53-64.
9.Simulated experiment evidences of the corrosion and reformactions of H2s to carbonate reservoirs: an example of Feixianguan Formation, east Sichuan，2007,Yongsheng Ma, et al,《Chinese Science Bulletin》,52（Supp。I）,pp178-183
10. Permian/Triassic Boundary and Its Correlation in the Daxian-Xuanhan Area, Northeastern Sichuan Province, China, 2008,《Acta Geologica Sinica》，82（1），56-62
