Abdellaoui doet onderzoek op het snijvlak van genetica en gedrag. Hij houdt zich bezig met psychiatrische genetica, gedragsgenetica, populatiegenetica en evolutionaire genetica. Hij stelt zich de vraag: in hoeverre komt gedrag voort uit je DNA, of is het een gevolg van je omgeving?

Hij is binnen de biologische psychiatrie vooral geïnteresseerd in hoe collectief gedrag, zoals migratie, invloed kan hebben op het genenpakket van groepen mensen. Binnen dit veld onderzoekt hij een verscheidenheid aan onderwerpen, waaronder de genetische achtergrond van sociaaleconomische status, middelengebruik, psychiatrische stoornissen, seksueel gedrag en partnerkeuze.