이영민 교수는 전자 구조 기반 양자 화학 및 분자동역학 시뮬레이션을 연구하고 있으며, 게이트 기반 양자 컴퓨터에서 실행 가능한 전자 구조 계산 알고리듬을 연구하고 있다. 변분법 기반 최적화 원리에 기반한 새로운 바닥 상태 및 들뜬 상태 계산 방법, 임베딩 기술을 활용한 거대 분자체 계산 방법 등을 개발하고 있으며, 이 밖에도 분자들이 일으키는 다양한 양자 동역학에 대한 시뮬레이션과 그에 기반한 자연 현상에 대한 새로운 해석들도 진행 중이다.