陈毓川是我国矿床地质与成矿预测学的重要奠基人。他参与创立并完善了“成矿系列”理论体系，为理解区域成矿规律提供了核心理论框架；系统开展了全国性成矿规律研究与矿产预测评价，推动实现了南岭钨锡矿等重大找矿突破；长期深入野外一线，指导全国20余省区的矿产勘查工作，建立了完善的资源评估方法体系。他还推动地质科研与找矿实践紧密结合，为保障国家矿产资源安全作出了系统性贡献。
在2010年前后，陈毓川已近80高龄，但仍然选择扛起《中国矿产地质志》研编的大旗。这项工程旨在彻底摸清中国矿产资源的“家底”，堪称世纪性的大工程。他麾下汇集了全国数百家单位、数千名地质工作者，尽管面临经费紧张和重重困难，但他依然坚持要把《中国矿产地质志》打造成资料最全、最新、最翔实的矿产地质文献，成为继1906年鲁迅、顾琅编著的《中国矿产志》之后的一部传世之作。
面对年轻学子的困惑，陈毓川谆谆教导：“做地质研究不能只在办公室里看标本，一定要跑野外，到大自然中去读这本‘无字天书’。”他勉励后辈：“矿产资源是国家的宝贵财富，把这份财富找出来、用好它，是我们地质工作者义不容辞的责任。”