Van Sebille is geïnteresseerd in hoe stromingen warmte, voedingsstoffen, marine organismen en plastic afval transporteren door verschillende delen van de oceaan. Om dit transport te simuleren maakt hij computermodellen. Naast dit onderzoek houdt hij zich bezig met de effectiviteit van Public Engagement en de rol van wetenschap in de maatschappij. Dit doet hij bij het Freudenthal Instituut. Deze twee onderdelen zijn met elkaar verbonden: als wetenschapper die zich bezighoudt met klimaatverandering is het belangrijk om ook rekening te houden met de maatschappelijke impact van onderzoek. In 2023 startte Erik het NWO Vici project "Tracing Marine Macroplastics by Unraveling the Ocean’s Multiscale Transport Processes". Daarnaast is hij sinds 2024 lid van de Koninklijke Hollandse Maatschappij der Wetenschappen (KHMW). 

Eerder was hij werkzaam als adjunct-docent aan de Universiteit van New South Wales in Sydney en als docent bij het Grantham Instituut en departement Natuurkunde aan het Imperial College in Londen. Tevens was hij post-doctoriaal onderzoeker aan de Universiteit van Miami, waar hij de variabiliteit van de meridionale omdraaiende circulatie onderzocht.

Zijn PhD behaalde hij aan de Universiteit Utrecht met zijn onderzoek naar de waterstroom van de Indiaanse naar de Atlantische oceaan.