技术驱动，创新发展已成为当前决定企业朝哪走，走多远的最重要的内生动力。在习近平总书记提出的供给侧大战略，大改革中，能源革命已拉开帷幕，煤炭利用方式的改革则更显迫切。
　　作为一家煤炭分质综合利用企业，神木天元成立专门的科研机构——技术研发中心，投入专项资金开展技术攻关，把技术研发、科技创新作为驱动力引领企业发展。目前，神木天元已基本形成已煤焦油轻质化、污水处理、粉煤回转热解、煤焦油深加工等四大技术为核心的技术体系为依托，以粉煤热解工业实践为探索的“4+1”发展模式，积极推进煤炭分质清洁高效利用技术发展，力促产业转型升级。
　　煤焦油轻质化技术。神木天元最早成功应用于工业化的自有知识产权技术——块煤干馏中低温煤焦油制取轻质化燃料工艺技术。该技术利用直立炉煤干馏工艺生产兰炭、煤焦油，同时产出荒煤气用以制取氢气，再将自产煤焦油和当地的中温煤焦油作为原料，经加氢裂化技术与环保技术结合，生产出清洁轻质化煤焦油，提高了煤焦油的附加值。该技术于2010年实现了工业化生产，同年6月中国石油和化学工业联合会组织科技成果鉴定，该技术被业界誉为“陕煤-榆林版煤制油”。
　　粉煤回转热解技术（低阶粉煤回转热解制取无烟煤工艺技术）。神木天元自2012年9月开始进行科技攻关，建成了20万吨/年的粉煤热解中试装置，现已取得了突破性的成果。2015年6月25日，通过了由陕西省科技厅组织的科技成果鉴定。专家组认定整体技术达到国际先进水平。该技术为煤炭分质清洁高效利用增添了新的技术路径，将对我国西部富煤缺水地区经济社会发展以及煤化工产业健康发展产生深远影响。
　　污水处理技术。在煤炭热解和煤焦油加氢生产过程中会产生一定的工业废水，具有高含油量、高氨氮、高有机物等特点，污水处理属于国际难题。神木天元经多年科技攻关，反复试验，最终实现了将这部分工业废水处理为合格中水，可再次利用。2014年10月，神木天元投资3.89亿元，开工建设了“100t/h煤炭提质污水处理项目”，目前项目已经正常运行，污水回用率达98.3%，实现污水零排放，同时回用中水用于熄焦，实现了炭品的清洁生产，进一步促进了公司低碳绿色发展。
　　煤焦油深加工技术。除以上三项核心技术外，神木天元还在煤焦油深加工技术上进行了大量研发，并取得了重要成果。一是精酚抽提技术，该技术于2013年10份开始生产，精酚系列产品已达到国家标准，目前，年产酚类产品2万吨。二是沥青焦制取高纯增碳剂技术，该技术已经完成工业化试验，产品碳含量已达99.3—99.8%，产品质量已经满足国际市场要求，项目正在筹建当中。三是喹啉、吡啶、炭类产品洁净化技术研发正在进行当中。四是航空航天煤油的研发，轻质化煤焦油1#可生产高品质航空煤油和液氧航天煤油，该研发项目已经展开。五是加氢裂化尾油的产品研发，公司已经完成了煤焦油加氢过程环烷基润滑油基础油的工业化试验。采用上述技术，煤焦油将不再简单的通过加氢转化为燃料油，而是生产提取出更多的化学产品，从而成为转型升级发展的示范。
　　粉煤热解工业化实践。神木天元利用自主研发的“低阶粉煤热解制取无烟煤工艺技术”，规划建设“660万吨/年粉煤分质综合利用示范项目”，项目分60万吨和600万吨前后两期。目前，前期项目投资65亿元，已进入建设阶段。神木天元该项目的实施将进一步促进该公司形成“煤炭—洁净煤—LNG—LPG--焦油—燃料油—精细化工产品”完整的产业链，项目全部建成可实现年产提质煤460万吨、焦油55万吨，35万吨LNG、LPG等产品。其中，洁净煤可替代无烟煤，可广泛用于发电、高炉喷吹、民用散烧和化工领域,对治污减霾意义重大。