“不要只做那些稳妥的项目，要挑战那些真正棘手的问题。”这是沃伦·巴菲特给予盖茨夫妇的建议。基于此，在盖茨基金会锁定的三大领域中，以艾滋病、疟疾、脊髓灰质炎、结核等致命感染性疾病预防、控制和消除为主的“全球健康”项目占据了基金会60%的投入，这些资金主要用于资助对付这些疾病的新工具、新方法的创意研发。
2007年，盖茨基金会在中国设立海外第一家代表处，其在中国的运作模式是，寻找合适的合作伙伴，由盖茨基金会提供资金和技术，由本土的组织负责执行，基金会并不亲自做项目。
盖茨基金会在中国的第一个项目就是与中国卫生部和国务院防治艾滋病工作委员会合作开展艾滋病防治工作，计划在5年时间投入5000万美元，其中2000万美元将交由当时中国卫生部的疾病预防与控制机构，2000万美元将提供给中国艾滋病防治领域的非政府组织，另1000万美元用于技术支持，以此来减缓艾滋病在中国的传播。
在结核病防治方面，2009年4月，盖茨基金会与当时中国卫生部合作，通过运用最新的结核病防治技术，加强结核病的诊断和治疗，进而加强中国国家结核病防治。按照规划，盖茨基金会将在2009年~2014年为中国提供3300万美元资助。合作项目前两年半为开发阶段，通过在局部地区试点，来检验新工具和创新的卫生服务提供方式的可行性和有效性；后两年半为示范阶段，优选开发阶段中最有效的创新方法，并将其整合为新的结核病防治模式，同时在20个地市逐步推广。
还有在中国推行的医疗烟草项目，通过全球烟草技术支持协会为美国艾默利大学提供了1400万美元的资金，用于支持其与中国城市建立合作伙伴关系，从而共同研发有效的烟草控制措施和政策。而在2011年6月，盖茨基金会还和百度基金会签署了备忘录，开始在中国开展控烟项目。
此外，2011年盖茨基金会还与中国最大的疫苗生产企业中国生物技术集团公司达成合作，由盖茨基金会通过多种形式的资助，用于支持中国生物技术集团公司口服液体脊髓灰质炎疫苗（OPV）新生产基地的建设。
而在此之前，在盖茨基金会的资助下，中生集团曾研发、生产了中国第一个批量出口的乙脑减毒活疫苗。而早在2010年，盖茨夫妇已宣布将在10年内投入100亿美元用于疫苗研究和接种。
在去年比尔·盖茨中文版《2013年度公开信》发布会上，盖茨基金会中国项目主任叶雷透露，下阶段盖茨基金会中国项目将逐步增加农业、卫生领域的战略性投资，直接性援助资金将逐步减少。
根据当时的统计，盖茨基金会在中国的总承诺捐赠已超过2亿美元。其中，盖茨基金会在健康和农业领域的直接项目投资额已达到1.1亿美元，其他捐赠为间接投入，由盖茨基金会的全球合作伙伴和受赠机构执行。
值得注意的是，盖茨基金会已开始在全球开展财务投资的慈善做法，截止到目前已有30多个财务投资的公司。
其在中国的第一个财务投资项目则始于今年8月18日，盖茨基金会为杭州优思达生物技术有限公司提供为期三年总计1127万美元的资助，支持其进行“艾滋病病毒载量床旁诊断技术”和“结核病分子检测技术”的研发。这个总额1127万美元的资助包括500多万美元的纯赠款和600万美元的财务投资。
对于这类财务投资项目，盖茨基金会的打算是，如果这类被发现的好企业正处于初期高风险研发阶段，盖茨基金会就以赠款的方式资助其研发；如果已经进入产品开发期，盖茨基金会就以财务投资的方式进去，并持有股份，同时盖茨基金会会给所投企业带来全球资源。
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