Les recherches de Patrick Leighton portent sur l’écologie et l’épidémiologie des maladies zoonotiques, avec un accent particulier sur les maladies à transmission vectorielle et les zoonoses de la faune. Un thème central de son programme de recherche est l’intégration de l’écologie dans les modèles épidémiologiques afin de prédire les risques associés aux maladies zoonotiques dans le cadre des changements climatiques.