2014年4月14日，北京市政府发布实施《北京技术创新行动计划》，首都蓝天行动专项是行动计划确定的12个重大专项之一，是市政府落实国家《大气污染防治行动计划》以及《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》在科技支撑方面的重要举措。首都蓝天行动实施以来，北京市科委立项支持了70余个项目课题，以应用为导向，重点开展技术研发和核心产品研制、成果示范和推广应用，取得了阶段性进展，为北京市改善空气质量提供科技支撑。
为集中攻关京津冀区域雾霾形成机理与治理，科技部设立国家科技支撑项目“京津冀大气污染联防联控支撑技术研发与应用”，形成了基于数据挖掘技术的京津冀区域大气观测网络优化方法，构建了集地面、航空、系留气球及遥感观测手段的区域重污染过程立体综合观测系统。建立了京津冀区域大气污染物排放清单，为区域大气环境管理、污染物减排、数值模拟研究等方面提供重要基础数据。