孙学良教授研究方向覆盖了基础科学、应用纳米技术及新兴工程问题，集中于发展新兴纳米材料、低维纳米材料，如碳纳米管、半导体、金属纳米线、纳米颗粒和薄膜材料，包括采用原子层沉积技术构筑各类高性能包覆层材料，以及将其应用于电化学能源转化和储存，涉及钠离子电池、锂离子电池和燃料电池等。现任国际电化学能源科学院（IOAEES）主席，担任Springer旗下的国际期刊Electrochemical Energy Review主编和国际期刊Frontier of Energy Storage副主编。