Peeters is geïnteresseerd in de relatie tussen taal, communicatie en de hersenen. Bij het Max Planck Instituut bestudeert hij de talige en communicatieve capaciteiten van de mens in rijke audivisuele contexten door middel van immersive virtual reality. Hierbij gebruikt hij motion tracking, eyetracking en electroencephalography.

Eerder onderzocht hij meertaligheid door middel van EEG-onderzoek in het Laboratoire de Psychologie Cognitive in Marseille, en promoveerde hij met zijn onderzoek naar het gebruik van handgebaren en spraak om naar objecten te refereren aan het Donders Instituut voor Brein, Cognitie en Gedrag in Nijmegen.