Son domaine de recherche est la physique théorique des particules élémentaires et sa spécialité est la phénoménologie auprès des collisionneurs à haute énergie dans le contexte du modèle standard et certaines de ses extensions (supersymétrie, théories de grande unification, dimensions supplémentaires d'espace-temps, matière noire cosmologique, etc.). Il s'est principalement distingué par ses travaux majeurs sur la physique du boson scalaire de Higgs (notamment la production et la détection de cette particule au LHC où elle a été observée en 2012) pour lesquels il a reçu en 2007 la médaille d'argent du CNRS et le prix franco-allemand Gay-Lussac Humboldt.