Su principal área de investigación es el descubrimiento y caracterización de exoplanetas. Ha tenido un rol importante en HATSouth, proyecto global de búsqueda de planetas extrasolares que ha descubierto casi 100 exoplanetas usando telescopios distribuidos en tres continentes: Sudamérica, África y Australia. Es el investigador principal de CHAT, telescopio de 0.7 metros ubicado en el Observatorio Las Campanas, y el más grande financiado íntegramente por Chile hasta la fecha. Actualmente, junto a colegas en Princeton, se encuentra desarrollando el proyecto HATPI, un innovador instrumento que está siendo instalado en Las Campanas y que observará gran parte del cielo visible desde el observatorio con una periodicidad de 30 segundos.

Ha realizado estudios pioneros de atmósferas de exoplanetas, y junto a investigadores del Max-Planck-Institut für Astronomie, el MAS y el Space Telescope Science Institute, lidera un proyecto de descubrimiento de planetas con el satélite TESS, el motor de búsqueda de planetas más importante en la actualidad. Además, es co-fundador de la empresa Obstech SpA, la cual desarrolló el observatorio El Sauce, ubicado en la Región de Coquimbo y en el cual se albergan decenas de proyectos astronómicos y tecnologías para observar el cielo.