窦维蓓教授1995年加入清华大学电子工程系电路与系统研究所，创建了清华大学电子系“多模态数据处理系统研究室”。她先后从事数字电视、数字音频广播和多模态神经影像处理系统等领域的教学和科研工作。研究方向为多模态数据处理、信息挖掘和融合决策系统，包括视听数据和神经影像数据，集中在音频信号处理和压缩、音视频联合信息检索、脑部多模态磁共振数据和脑电(EEG)信号处理、神经信息挖掘、基于多模态信息融合的脑状态评估和预测等。近二十多年与中法临床医生合作，提出了模糊信息融合、模糊一致性评价和多层证据融合等方法，研发了多模态神经信号处理和数据分析系统，配合新型神经康复策略的临床应用研究，挖掘适用于精准神经功能障碍评估和康复疗效预测的标志性脑神经信号特征，构建了针对多种新型神经康复策略的疗效预测模型等。从教四十年来，她开设了多门课程，包括本科生必修课《数字信号处理》和《信号处理试验与设计》、本科生限选课《基于数字信号处理器的系统设计》，以及研究生专业课《数字音视频信号处理》、《数字信号处理器结构分析》和《音频信号处理系统》。她获得过多项教学、科研和产业创新奖励，包括：2006年清华大学优秀教学成果一等奖、2019年中国康复医学会科学技术奖二等奖(多模态磁共振在神经康复评估中的应用研究)、2023年度中国康复医学会科学技术奖一等奖（面向精准康复的脑卒中康复机器人和脑机交互技术研究及临床转化）、2019年度AVS产业技术创新奖(AVS2音频项目)、2023年度AVS产业技术创新奖（AVS虚拟现实沉浸音频标准及产业化贡献）、2024年AVS产业技术创新奖（AVS3音频国际化（DVB/ETSI) 推动）等。负责研制了多项国家标准、行业标准、团体标准和IEEE标准，包括：GB/T 33475.3-2018《信息技术 高效多媒体编码 第3部分：音频》、GB/T 44115.3-2025《信息技术 虚拟现实内容表达 第3部分： 音频》、IEEE Std.1857.8 TM -2020《IEEE Standard of Second Generation Audio Coding》、 IEEE Std. 1857.2 TM-2013-2023《IEEE Standard for Advanced Audio Coding》等。她发表学术论文百余篇（被引用千余次），获授权发明专利21项（含5项标准必要专利），已培养博士生5人、硕士生20余人。

受到国家留学回国启动金的支持，负责并完成了2项国家自然基金项目，参加并完成了2项国家自然基金重点项目，负责并完成1项国家实验室学科交叉基金项目，负责并完成了1项清华大学自主科研项目(类人脑神经系统关键技术研究)，负责并完成了12项国际/国内横向科研项目，参加1项国家重点研发计划项目（面向脑卒中及相关重症智能化康复的临床路径研究与康复系统研发），参加1项国家自然基金专项项目（5-HT7在微觉醒异常调控引发睡眠呼吸障碍中的神经机制（联合申请A ）），参加并完成了1项北京市自然科学基金项目(多模态信息反馈重建运动神经通道踝关节康复机器人关键技术研究)，参加并完成了1项清华大学自主科研项目(直流电刺激对神经可塑性干预的临床应用研究)。参加科技部、自然基金委、工信部等相关项目评审工作。为多个国际、国内期刊和国际会议评审论文。

承担多项社会服务工作，包括：全国信息技术标准化技术委员会多媒体分委会专家委员，中国数字音视频编解码技术标准（AVS）工作组音频组组长，负责国际和国家音频标准的编制工作；IEEE CAS、EMBS和SA会员；中国电子学会高级会员，中国电子学会、声学学会音频工程分会委员会委员；北京电子学会广播电视委员会委员