赵健伟教授研究组以分子/纳米尺度电子传递的基本问题为研究主线，开展了表面电化学、扫描探针显微镜基础上的纳米电子传递、单分子电子输运和分子电子器件的制备与失效研究。研究组紧密结合理论模拟和实验测量技术，逐步揭示分子电子传递这一重大科学问题中的分子结构和界面结构对输运行为的影响。围绕电子如何传递，他们提出了一系列新方法和新技术，独立开发了计算化学软件：例如，他们提出了分子电子器件的“现场”的理论研究方法；发展了导电原子力显微镜基础上的纳米刻蚀术并提出电信号检测的多进制超高密度信息存储；发展生物大分子的针尖修饰方法，并在分子水平揭示蛋白质的电子传递和力学行为的关系；开发超大规模分子动力学仿真平台，给出电子器件的失效机制；编写了随机行走计算模拟软件等。赵健伟教授发表论文180余篇，近五年在国际物理化学核心期刊发表论文50余篇（J. Phys. Chem.; J. Chem. Phys.; Phys. Rev. B; PCCP; ChemPhysChem; Chem. Phys. Lett.），其代表性工作包括Nano Letters(两篇)，J. Am. Chem. Soc.(两篇)。