Les travaux de recherche du Pr. Anne Fagot-Largeault portent sur des thèmes d'histoire et de philosophie des sciences du vivant, abordés sous l'angle théorique (épistémologie, ontologie biologique) ou pratique (éthique). Ils ont suivi trois directions principales: (1) raisonnement diagnostique, logique inductive, statistique et probabilités, procédures heuristiques; (2) investigation des liens de causalité, preuves de causalité, explication causale, évolution et ontologie du devenir; (3) éthique et connaissance, méthodologie de la recherche clinique, éthique de l'investigation bio-médicale,...