Katja Frielers Forschung widmet sich der Verbesserung unseres Verständnisses der Auswirkungen des Klimawandels auf natürliche und menschliche Systeme durch i) die Integration von Klimafolgenprojektionen aus verschiedenen Disziplinen und ii) die Zuordnung von beobachteten Veränderungen in natürlichen und menschlichen Systemen zu historischen Klimaveränderungen oder zu direkten menschlichen Einflüssen wie Landnutzungsänderungen, Änderungen in der Wasser- oder Landwirtschaftsbewirtschaftung oder Änderungen in der Exposition oder Anfälligkeit menschlicher Systeme. Hier konzentriert sich die Forschung von Katja Frieler besonders auf durch wetterbedingte Extremereignisse verursachte menschliche Vertreibungen und wirtschaftliche Schäden.