1998年，担任中华人民共和国科学技术部副部长、党组副书记。

2001年，当选为第三世界科学院院士。

2001年2月—2007年4月，担任中华人民共和国科学技术部部长，担任部长期间，在党中央和国务院领导下，组织编制了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，自主创新和建设创新型国家成为国家战略。

2003年10月，当选为瑞典皇家工程院外籍院士。

2005年10月，当选为国际宇航科学院院士。

2008年3月，担任第十一届全国政协教科文卫体委员会主任。

2008年5月，担任香港中文大学太空与地球信息科学研究所伟伦太空与地球科学研究讲座教授。

2023年6月10日，担任中山大学极地环境立体观测与应用教育部重点实验室学术委员会名誉主任。

徐冠华在卫星数字图像处理研究方面，发展了边界决策、训练样地分析、图像分类、图斑综合、生物量估测等理论和技术，研制成功中国最早的遥感卫星数字图像处理系统发展了遥感综合调查和系列制图的理论和方法，领导编制了第一部再生资源遥感综合调查与系列制图技术规程，在分类系统、制图比例尺、技术流程、专题图种类等具有开拓性和创造性领导的“三北”防护林遥感综合调查课题在空间遥感应用规模、技术难度和时间要求上均取得突破。

根据2019年11月中国科学院遥感与数字地球研究所网站显示，徐冠华先后主持多项国家科技攻关、国家“863”及国际合作项目。

根据2019年11月中国科学院遥感与数字地球研究所网站显示，徐冠华先后获得多项国家及省部级科技进步奖励。

徐冠华结合亲身经历对中国提倡科学精神发表了看法，他说：要大力倡导勇于创新，敢为人先的精神；要大力倡导追求真理，宽容失败的精神；要大力倡导鼓励竞争，崇尚合作的精神；要大力倡导热爱科学，淡泊名利的精神。

2019年3月29日，徐冠华为长安大学师生作了主题为《地球大数据及应用》的专题学术报告。

徐冠华爱好体育活动与古典音乐，夫人是裕东洁。

徐冠华院士在校（长安大学）工作期间殚精竭虑、无私奉献，为学校的建设发展打下了良好的基础，做出了突出贡献，离开长安大学后虽历经不同岗位，却一直关心着学校的建设发展，对母校倾注的感情让全体师生深受感动，也是长安大学各项事业蓬勃发展的重要力量。（长安大学党委书记陈峰评）

徐冠华具有良好的地学和数学基础，在卫星数字图像处理、遥感综合调查与制图的理论和方法上有所创造。（中国科学院遥感与数字地球研究所评）

2022年6月29日，2022(第五届)GIS软件技术大会开幕，徐冠华出席大会。