Sylvain Gandon travaille sur l’épidémiologie et l’évolution des pathogènes ainsi que sur leur coévolution avec leurs hôtes. Les modèles qu'il développe permettent, par exemple, de mieux comprendre les conséquences épidémiologiques (à court terme) et évolutives (à plus long terme) de différentes stratégies de contrôle. Est-ce que la vaccination peut éradiquer le parasite ? Est-ce que la vaccination peut sélectionner des parasites plus virulents ou qui contournent l’immunité induite par la vaccination ? Il développe aussi des approches expérimentales pour étudier l’évolution et la coévolution. Il travaille en particulier sur l’évolution des bactériophages, des virus qui infectent les bactéries.