Hij heeft een specialisatie als kinderarts in België en is als klinisch geneticus gecertificeerd door de American Board of Medical Genetics. Hij behaalde zijn PhD in 2004 met een proefschrift over "Genotypische en fenotypische studie van aangeboren afwijkingen van de elastische vezel". Prof. dr. Loeys heeft een specifieke belangstelling voor cardiogenetica en vooral de erfelijke oorzaken van aorta verwijdingen en dissecties.