長(zhǎng)期從事磁層物理研究，在地球輻射帶理論、太陽(yáng)風(fēng)湍流結(jié)構(gòu)、木星磁層磁盤模式、極光區(qū)粒子加速、磁層亞暴過(guò)程和磁場(chǎng)重聯(lián)理論研究方面做出了一些重要的新結(jié)果。提出的木星磁層磁盤模式，被認(rèn)為是主要的木星磁盤模式之一。首次提出流體渦旋誘發(fā)磁場(chǎng)重聯(lián)的新概念，建立了渦旋誘發(fā)重聯(lián)（VIR）理論，開(kāi)辟了研究磁場(chǎng)重聯(lián)的新途徑。在VIR理論基礎(chǔ)上，又建立了一個(gè)通量傳輸事件(FTEs)模型，能解釋通量傳輸事件的產(chǎn)生機(jī)制和結(jié)構(gòu)特性。VIR理論被認(rèn)為是當(dāng)前主要的三個(gè)瞬時(shí)重聯(lián)模型之一。1995年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。

1955年-1959年，劉振興主要從事近地層大氣物理研究，在這期間進(jìn)行陸面蒸發(fā)量、近地大氣湍流結(jié)特性和我國(guó)西北風(fēng)沙問(wèn)題的研究，主要結(jié)果在當(dāng)時(shí)的《科學(xué)紀(jì)錄> 和氣象學(xué)報(bào)上發(fā)表。1959年-1961年，他開(kāi)展了火箭和衛(wèi)星對(duì)高層大氣探測(cè)的研究，提出一個(gè)新的流星理論和氣體動(dòng)力學(xué)區(qū)域劃分方法，主要結(jié)果在中國(guó)科學(xué)和地球物理學(xué)報(bào)上發(fā)表。1961年以后，開(kāi)始進(jìn)行行星際物理和磁層物理研究。他在磁層物理一些重要的前沿領(lǐng)域作出了系統(tǒng)性的創(chuàng)新成果，主要內(nèi)容包括：地球輻射帶理論，太陽(yáng)風(fēng)湍流結(jié)構(gòu)，木星磁層磁盤模式，極光區(qū)粒子加速機(jī)理，磁層亞暴過(guò)程和磁層磁場(chǎng)重聯(lián)理論等。他在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文160余篇，合作編著書六部。

劉振興的主要科學(xué)與技術(shù)成就，可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：

其一，1985年劉振興沖破三十多年來(lái)磁場(chǎng)重聯(lián)研究的傳統(tǒng)觀念，首次提出流體渦旋誘發(fā)磁場(chǎng)重聯(lián)的新機(jī)制，創(chuàng)建了渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論，為磁場(chǎng)場(chǎng)重聯(lián)研究開(kāi)辟了一條新的途徑。國(guó)際同行專家們公認(rèn)為VIR理論是當(dāng)前國(guó)際上最主要的

三個(gè)瞬時(shí)重聯(lián)模型之一。

其二，1981年—1982年期間，他根據(jù)旅行者號(hào)空間飛船的探測(cè)數(shù)據(jù)，建立了一個(gè)新的木星磁層磁盤模型，該模型考慮了木星磁盤的波狀結(jié)構(gòu)和等離子體的不同轉(zhuǎn)速。發(fā)現(xiàn)木星磁盤的厚度取決予等離子體的旋轉(zhuǎn)能量與熱能之比，闡明了木星等離子體片厚度和等離子體各物理參數(shù)的變化特性，主要結(jié)果寫入了劍橋大學(xué)出版的《木星磁層物理> 一書中，將其稱為“劉氏模型”。

其三，劉振興在推動(dòng)我國(guó)與歐空局的合作和我國(guó)空間探測(cè)的發(fā)展方面作出了重要貢獻(xiàn)。早在1991年，劉振興即與歐空局Cluster（包括四顆衛(wèi)星）科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)開(kāi)展了合作，在他的努力下，于1993年11月24日，中國(guó)科學(xué)院與歐空局正式簽署了合作協(xié)議，在中國(guó)建立了中國(guó)Cluster數(shù)據(jù)和研究中心及中國(guó)Cluster科學(xué)工作隊(duì)，由劉振興擔(dān)任中國(guó)Cluster數(shù)據(jù)和研究中心主任和首席科學(xué)家。現(xiàn)我國(guó)已是歐空局Cluster科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的正式成員。Cluster II 已于2000年7月16日和8月9日分兩批順利地發(fā)射成功。歐空局為了表彰劉振興對(duì)Cluster II 所作出的突出貢獻(xiàn)，2001年11月給劉振興頒發(fā)了由歐 空局局長(zhǎng)簽發(fā)的證書�，F(xiàn)中國(guó)Cluster數(shù)據(jù)中心已不斷獲得Cluster II 4顆衛(wèi)星上44臺(tái)儀器的探測(cè)數(shù)據(jù)，這對(duì)發(fā)展我國(guó)空間物理和空間天氣預(yù)報(bào)將發(fā)揮重要的作用。

為了發(fā)展我國(guó)空間探測(cè)，劉振興于1997年初提出了地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃（簡(jiǎn)稱雙星計(jì)劃）。該計(jì)劃提出后，立即引起了國(guó)際空間界的關(guān)注和響應(yīng)，歐空局主動(dòng)提出與中國(guó)雙星計(jì)劃進(jìn)行合作。經(jīng)過(guò)三年的努力，2000年12月我國(guó)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)了雙星探測(cè)計(jì)劃。2001年7月9日中國(guó)國(guó)家航天局局長(zhǎng)和歐空局局長(zhǎng)在巴黎歐空局本部正式簽署了關(guān)于雙星計(jì)劃的合作協(xié)議。由劉振興任首席科學(xué)家。中國(guó)雙星計(jì)劃與歐空局星簇衛(wèi)星（包括四顆衛(wèi)星）相配合，將第一次形成地球空間的“六點(diǎn)探測(cè)”。雙星計(jì)劃的赤道區(qū)衛(wèi)星已于2003年12月30日成功地發(fā)射，極區(qū)衛(wèi)星已于2004年7月圓滿地發(fā)射成功。雙星計(jì)劃的實(shí)施，對(duì)提高我國(guó)空間物理研究和空間天氣的預(yù)報(bào)的創(chuàng)新能力，提高我國(guó)在國(guó)際空間界的地位將起重要作用。

由于劉振興在科學(xué)技術(shù)研究中作出了重要貢獻(xiàn)，曾獲得過(guò)國(guó)內(nèi)外不同類型的獎(jiǎng)勵(lì)。1984年他被批準(zhǔn)為我國(guó)第一批中青年有突出貢獻(xiàn)專家。1992年獲法國(guó)圖魯茲市（歐空空間城市）市長(zhǎng)勛章。2000年獲國(guó)際空間研究委員會(huì)（COS PAR）和印度空間研究組織聯(lián)合頒發(fā)的2000 Vikram Sarabhai獎(jiǎng)。2001年11月，獲歐空局局長(zhǎng)簽署的“對(duì)歐空局Cluster II 作出突出貢獻(xiàn)”證書在國(guó)內(nèi)，他先后獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)， 1987年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，1993年中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，1995年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，2001年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2001年何梁何利基金科學(xué)與進(jìn)步獎(jiǎng)。

2016年3月23日凌晨3時(shí)45分在北京逝世，享年86歲。