Hans Heesterbeek heeft een brede onderzoeksinteresse dat zich op het snijvlak van biologie, geneeskunde en wiskunde bevindt. Hij concentreert zich op de dynamiek van besmettelijke ziektes, in het bijzonder de interactie tussen ecologie en epidemiologie, met een algemene nadruk op de ontwikkeling en toepassing van wiskundige instrumenten die inzichten kunnen opleveren voor de biologie en gezondheidszorg. Onlangs heeft hij ook zijn onderzoeksterrein verbreed door aandacht te besteden aan de methoden van de theoretische ecologie en dynamiek in besmettingsziektes en de inzichten die dergelijke methoden kunnen bieden voor het begrijpen van complexe systemen (sociaal, maatschappelijk en financieel). Hij heeft een levendige interesse in de geschiedenis van de wetenschap en is momenteel bezig met het schrijven van een boek over de geschiedenis van epidemieën.Hij vindt het bovendien leuk om onderzoek met management te combineren als hoofd van de (klinische) afdeling van gezondheid van dieren aan de Universiteit van Utrecht en is tijdelijk hoofd van de afdeling Dieren in Wetenschap en Maatschappij.