L'astronome s'intéresse à la manière dont les galaxies et les trous noirs se forment en leur centre. Pour ce faire, elle a développé des techniques d'imagerie à haute résolution pour les télescopes. En 2020, elle a reçu le prix Nobel de physique avec Reinhard Genzel et Roger Penrose pour la découverte du trou noir Sagittarius A* au centre de la Voie lactée.