Spécialiste de géométrie algébrique, Claire Voisin a consacré ses recherches à la géométrie algébrique et explore simultanément trois domaines des mathématiques très différents : la topologie, la géométrie complexe et la géométrie algébrique. Elle a consacré une grande partie de ses recherches à la conjecture de Hodge, qui figure parmi les sept problèmes du millénaire, ainsi qu'à sa version généralisée par Grothendieck.

Dans le cadre de la soirée "Savant mélange", organisée pour le 60e anniversaire de l’IHES (Institut des Hautes Études Scientifiques), Claire Voisin parle ici, devant un public de lycéens, de la notion de groupe, entre l'algèbre et la géométrie.

Médaille d'or du CNRS en 2016, elle vient de se voir décerner l'un des 5 prix L'Oréal 2019 (un prix par continent).