Zijn onderzoek focust zich op de planning en ontwerp van openbaar vervoer, omgaan met het perspectief van de passagier, betrouwbaarheid van de dienstverlening en Big Data. Hij is betrokken bij verschillende onderzoeken met betrekking tot netwerk- en timetable optimalisatie.

Hiernaast is Van Oort een van de onderzoeksleiders van het Smart Public Transport Lab van de TU Delft waarin er gezocht wordt naar een optimale mobiliteitsmix richting een efficiënter en duurzamer openbaar vervoer. Dit wordt onder andere gedaan door modellen en methodes te ontwikkelen om reizigersgedrag te begrijpen en te voorspellen, om op die wijze betere netwerken, dienstregelingen en bijsturingsprotocollen te ontwikkelen.