课题组利用转录组等方法发现未知病毒，研究病毒的遗传、进化及其生态学，探索病毒基因组遗传进化的奥秘。近年来，带领研究团队建立了病毒等微生物体的发现筛查体系，在世界上首次发现了近2000种全新病毒（包括新病毒科或目，如楚病毒、秦病毒、赵病毒、魏病毒、越病毒、荆门病毒等），是世界上发现全新病毒最多的实验室。其中：荆门病毒是世界首个被发现的能将基因组分节段与不分节段两类病毒建立起遗传进化关联的病毒；楚病毒是至今已知基因组最复杂多样的负链RNA病毒，也是世界上发现的第一个具有环状基因组的完整RNA病毒。新发现的病毒填补了RNA病毒多样性与进化研究上的空白，系统展示了RNA病毒的遗传进化规律，对研究生命起源进化亦提供了新的依据。我们也由此重新界定了RNA病毒圈。新的研究发现提示我们需要对病毒生物学进行重新认识。另外，我们还在世界上首次发现了沃尔巴克体能感染人，以及能引起人呼吸道疾病的温州病毒等。我们目前正在进一步开展病毒基因组的遗传进化、病毒与病毒间、病毒与其它微生物体间、病毒与宿主间的相互作用研究；利用转录组学解析病毒等微生物对人致病性及其传播规律研究。希望进一步解析病毒的遗传进化规律，为揭示生命起源进化提供新的依据，并为传染病的防治提供理论依据及指导。
先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目等。迄今，已在Nature、Cell、eLife、PNAS、PLoS Pathogens、J Virology、Curr Opin Virol、Clin Infect Dis、Emerg Infect Dis等著名国际学术期刊上发表论文60余篇。Nature、Nat Rev Microbiol、eLife、Trends Microbiology、PLoS Pathogens、Faculty of 1000 Medicine等配发专门的论文及图片高度评价其科学意义。有关荆门病毒的研究已被美国普林斯顿大学等编著的经典教材《病毒学原理》第四版收录、图文讲述来自中国的研究发现，并给予高度评价。近年来的研究进展还受到国家自然基金委的高度评价。多次应邀在国际学术研讨会上作大会主题报告。