翁史烈院士的主要研究方向包括：
燃氣輪機性能與仿真：這是翁史烈院士長期關注的研究領域，涉及燃氣輪機的性能最佳化和仿真技術。
新一代的燃氣蒸汽聯合循環：翁史烈院士在燃氣輪機與蒸汽聯合循環方面也有深入的研究和貢獻。
IC製造裝備及納米製造：翁史烈院士還涉足積體電路製造裝備和納米製造領域的研究。
雷射快速成型製造：這是翁史烈院士在製造業信息化方面的一個研究方向。
航空渦輪風扇發動機的多用途改型研製：翁史烈院士主持並參與了我國航空渦輪風扇發動機的多用途改型研製工作。
熱力發動機的研究：翁史烈院士是我國新一代熱力發動機的開拓者之一，致力於提高現代化水平。
陶瓷絕熱渦輪複合柴油機原理樣機的研製成：翁史烈院士完成了我國第一台陶瓷絕熱渦輪複合柴油機原理樣機的研製工作。
翁史烈院士是中國工程院院士，熱力機械專家，主要從事能源系統和燃氣輪機研究，對我國相關領域的發展做出了重要貢獻。