胡晔教授的研究聚焦创新感染性和恶性疾病的诊断工具开发，核心方向涵盖工程化多组学、纳米医学、基于机制的生物标志物探索，融合机器学习与材料优化的检测方法研发。他致力于运用先进技术深入解析疾病复杂特性，构建覆盖疾病全谱系的分析模型，揭示疾病间的共性差异，助力疾病分期标准的重新界定、实现个性化诊断、精准预测预后以及评估治疗效果。在病原体衍生的外泌体分析及纳米技术诊断平台研发领域，胡晔教授取得了显著的国际影响力。其团队在结核血液诊断方面取得多项突破性成果，显著推动全球结核病诊断技术发展。2024年1月《Nature》Outlook文章中，胡晔教授科研团队的三项技术入选全球最具解决结核病诊断潜力的七大前沿方法。

胡晔教授带领团队在Nature Nanotechnology 、Nature Biomedical Engineering 、Nature Cell Biology、Lancet Microbe、Science Translational Medicine、 Science Advances、Nature Communications、PNAS、 JCI、ACS Nano等顶级期刊发表大量论文，申请纳米医学领域专利30余项，其中14项获美国或国际公司授权。归国前，胡晔教授的实验室长期获得美国国防部（DoD）、国家卫生研究院（NIH）、盖茨基金会（Gates Foundation）、世界卫生组织（WHO）等机构稳定资助。目前，他在清华大学的科研项目着力开发针对传染性疾病、神经性疾病及癌症的新型诊断方法。

2025年9月，胡晔全职加入清华大学，担任生物医学工程学院院长。清华大学党委常委、副校长王宏伟表示“胡晔教授具有丰厚的学术成果和宽阔的国际视野，相信他的加入能带领清华生物医学工程学院迈向国际前列，对清华医学发展战略具有重要的作用！”