Minu peamised teadussuunad on esi- ja ajaloolise aja arheoloogia, geoarheoloogia ja arheogeneetika. Uurimishuvid hõlmavad Ida- ja Põhja-Euroopa esiajaloolist ja ajaloolist elanikkonda, kolonisatsioone ja rändeid, majandust, ühiskonda ja asustusmustrit. Minu teadustöö fookuses on samuti inimese ja looduse vastasmõjud, eriti seosed Läänemere veetaseme muutuste ja inimasustuse ning elukohavaliku ja looduskeskkonna vahel esiajal. Tulemustest võib esile tuua Euroopa metsavööndi mesoliitilist koloniseerimist, Ida- ja Põhja-Euroopa Narva ja nöörkeraamika kultuuride erinevaid aspekte ning Läänemere saarte ja rannikualade asustust käsitlevaid uurimusi. Olen läbi viinud multidistsiplinaarseid uurimisprojekte Eestis, Soomes, Venemaal, Lätis ja Valgevenes. Olen arvukate teadusartiklitele ja -raamatute, põhi- ja keskkooliõpikute ning populaarteaduslike artiklite ja raamatute autor või kaasautor.