1994 年当他公布第一个人工智能三维全真模型时，全世界几乎还没有人在这一领域进行类似的工作；他的博士论文是世界上最早有关由照片转换成虚拟现实的研究，而他设计的“四分树样条数函数算法”则是世界上最好的运动参数估计算法之一。
2020 年 3 月，受当时的疫情影响，清华大学校长邱勇通过视频连线的方式向位于大洋彼岸的沈向洋颁发了双聘教授续任聘书。这是清华大学第二次向沈向洋颁发聘任证书，在此之前他已担任过多位清华博士生的导师。
2019 年 11 月，沈向洋提出辞去微软公司全球执行副总裁的职务，从工作了 23 年的微软隐退。14 岁时考入东南大学的自动控制专业，1991 年 25 岁的他远渡重洋去美国卡内基梅隆大学攻读计算机专业的博士，毕业之后靠着突出的实力成功地进入了美国的微软研究院，后来从研究员起步一直做到微软高层。沈向洋凭借在计算机视觉和图形学研究的突出成就，在行业和学术界都有着巨大的影响力。
在创建微软亚洲研究院的岁月里，他带领的图形图像组科研硕果累累。在全球计算机科研领域最富盛名的国际图形学年会 SIGGRAPH 上发表的论文，也让微软亚洲研究院在学术界站稳了脚跟。沈向洋主要专注于计算机视觉、图形学、人机交互、统计学习、模式识别和机器人等方向的研究工作，曾任国际计算视觉期刊编委会成员，并担任 2007 年计算机视觉国际会议议程主席。
发表上百篇关于计算机视觉、计算机图形学、图形识别、统计学习和机器人科学方面的论文，拥有超过 50 项美国专利。他的博士论文是世界上最早有关由照片转换成虚拟现实的研究，所设计的四分树样条数函数算法，则是世界上最好的运动参数估计算法之一。
清华学堂计算机科学实验班“姚班”创建于 2005 年。创始人姚期智在接受媒体采访，谈到“姚班”构想时说，“2005 年，我与时任微软亚洲研究院主任沈向洋进行了一场关于中国计算机科学高等教育的深入探讨。沈向洋一直探索如何为祖国培养更多人才。
2019 年，他在致微软员工的内部信中写道：在人生的这个阶段，我觉得，已经是时候去开启一个新的篇章；去探寻超越微软、超越商业的新挑战；去思考为产业、为下一代计算科学领域的研究员和工程师们，还能多做些什么。他最终选择从微软辞职回国，为我国培养人才，推动科技创新。2021 年 11 月，沈向洋作为粤港澳大湾区数字经济研究院（IDEA）理事长第一次正式亮相，分享了自己对于创新的看法。
在 IDEA 这样新型国际性研发机构，他将带领团队继续探索新的可能性，做更多能够影响到工作生活的科技创新。