Nicolas Puillandre est maître de conférences au Muséum national d'Histoire naturelle de Paris. Ces projets de recherche portent principalement sur l'étude de la diversité d'un groupe de mollusques marins venimeux, les néogastéropodes. Il cherche à décrire la diversité de ce groupe, déterminer les relations phylogénétiques, et identifier les processus évolutifs qui seraient à l'origine de la diversification de ce groupe. Pour cela, il applique des approches intégratives qui combinent étude de la diversité phénotypique (diversité des coquilles et des toxines qu’ils produisent) et génétique (DNA barcoding, phylogénomique, transcriptomique, génomique), et il développe également des outils bioinformatiques de délimitations d’espèces.

Il est également responsable scientifique de la collection mollusques et responsable d’ensemble de la collection « Invertébrés marins non arthropodes » du MNHN.