Piironen on keskittynyt tutkimustyössään muun muassa vitamiinien (A, E, D, K, folaatti, B12) esiintymiseen ruuassa, kemiallisiin ja ravitsemuksellisiin ominaisuuksiin ja merkitykseen ruokavaliossa ja pitoisuuden säätelytekijöihin. Hän on tutkinut ruokavalion kuidun mukana tulevia ainesosia, kuten murojen bioaktiivisia yhdisteitä. Hän on tarkastellut lipidejä, esimerkiksi niiden hapettumista ja antioksidanttisia ominaisuuksia. Tutkittavana ovat olleet myös mikrolevien ainesosien käyttömahdollisuudet, erityisesti lipidit ja bioaktiiviset komponentit. Piironen on selvitellyt myös kasvipohjaisten proteiinilähteiden antiravintoaineita, ravintoainepitoisuutta ja makua.

Hänen tieteellinen tuotantonsa käsitti vuoteen 2007 mennessä yli 50 referoitua tieteellistä artikkelia ja noin 50 kongressijulkaisua, kirjan kappaletta ja katsausartikkelia sekä lukuisia muita julkaisuja elintarvikekemian alalta. Sittemmin julkaisuja on syntynyt merkittävästi lisää. Hän on ohjannut yli 20 valmistunut väitöskirjatyötä. Suomalaisen tiedeakatemian jäsen Piironen on ollut vuodesta 2008.[2][5] Hän on Suomen Valkoisen Ruusun ritarikunnan 1. luokan ritari (SVR R1).