在科研领域，吕明江主持国家自然科学基金重点项目3项、国家863计划项目2项，带领团队在高性能碳纤维复合材料领域取得突破性进展。其研发的碳纤维增强树脂基复合材料，抗弯强度提升40%，成功应用于我国新一代航天器结构部件，相关成果发表于《Advanced Materials》《Carbon》等国际期刊，累计被引超5000次。
教学方面，吕明江主讲《材料科学基础》《复合材料工艺学》等课程，指导博士生26人、硕士生48人，其中3人获“全国优秀博士学位论文提名奖”。他主编的《纳米材料制备与表征》入选“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，2018年获国家级教学成果二等奖。
学术任职方面，吕明江担任中国材料研究学会常务理事、《复合材料学报》编委，2015年当选国际复合材料委员会ICCM委员。他曾获“国家杰出青年科学基金”2008年、“长江学者奖励计划特聘教授”2012年、“全国先进工作者”2020年等荣誉称号。
在成果转化领域，吕明江推动成立江苏碳锐新材料科技有限公司，实现高性能复合材料产业化，产品应用于新能源汽车、高端装备等领域，2022年带动相关产业产值超20亿元。他始终秉持“科研服务国家需求”理念，在材料学科交叉创新与产业化应用中发挥了示范作用。