Thibault Leroy est chercheur en sciences de l'évolution travaillant principalement sur des thèmes de recherche associés à la création (spéciation) et au maintien (conservation) de la biodiversité, en particulier sous le prisme de la diversité génétique. Par le passé, il a travaillé sur une large diversité d'espèces animales et végétales, domestiquées ou sauvages. Son modèle d'étude principal est désormais l'abeille domestique.