Van Duijn bestudeert een veelbesproken onderwerp uit de cognitieve wetenschap: 'mindreading' ofwel 'theory of mind' in relatie tot taal en narratie. Zijn huidige onderzoek focust zich op complexe mentale taken en bevindt zich op een kruispunt van disciplines en onderzoekstradities.

In 2013 co-initieerde hij the Fraternity Friendship Study (FFS), een longitudinaal onderzoek naar vriendschap en sociale netwerken onder Europese studenten. Eerder werd hij in 2014 geselecteerd als populaire wetenschappelijke blogger door de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW).