《行动计划》提出，到2020年，能源自主创新能力大幅提升，一批关键技术取得重大突破，能源技术装备、关键部件及材料对外依存度显著降低，我国能源产业国际竞争力明显提升，能源技术创新体系初步形成。
到2030年，建成与国情相适应的完善的能源技术创新体系，能源自主创新能力全面提升，能源技术水平整体达到国际先进水平，支撑我国能源产业与生态环境协调可持续发展，进入世界能源技术强国行列。
煤炭清洁高效利用技术创新方面。《行动计划》要求加强煤炭分级分质转化技术创新，重点研究先进煤气化、大型煤炭热解、焦油和半焦利用、气化热解一体化、气化燃烧一体化等技术，开展 3000 吨/天及以上煤气化、百万吨/年低阶煤热解、油化电联产等示范工程。
此外，开发清洁燃气、超清洁油品、航天和军用特种油品、重要化学品等煤基产品生产新工艺技术，研究高效催化剂体系和先进反应器。加强煤化工与火电、炼油、可再生能源制氢、生物质转化、燃料电池等相关能源技术的耦合集成，实现能量梯级利用和物质循环利用。
最后研发适用于煤化工废水的全循环利用“零排放”技术，加强成本控制和资源化利用，完成大规模工业化示范。进一步提高常规煤电参数等级，积极发展新型煤基发电技术，全面提升煤电能效水平;研发污染物一体化脱除等新型技术，不断提高污染控制效率、降低污染控制成本和能耗。
《行动计划》部署了15项重点任务：煤炭无害化开采技术创新，非常规油气和深层，深海油气开发技术创新，煤炭清洁高效利用技术创新，二氧化碳捕集、利用与封存技术创新，先进核能技术创新，乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新，高效太阳能利用技术创新，大型风电技术创新，氢能与燃料电池技术创新，生物质、海洋、地热能利用技术创新，高效燃气轮机技术创新，先进储能技术创新，现代电网关键技术创新，能源互联网技术创新，节能与能效提升技术创新。
