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1996年来，沈大伟担任乔治·华盛顿大学政治学和[[国际关系学]]教授，主管亚洲研究中心，并担任中国政策研究项目主任。从1998年至今，他还一直担任[[布鲁金斯学会]]外交政策研究项目的高级研究员。他的主要著作是《中国的军事现代化:进程、问题与前景》、《美丽的帝国主义者》、《权利转换:中国和亚洲的新动力》。

沈大伟是第一位在中国学习国际政治的美国学生，是国际公认的研究当代中国事务、美中关系、国际政治和亚太地区安全问题的权威。