Les recherches de Michele Starnini portent sur la compréhension des phénomènes socio-économiques émergents, tels que la propagation épidémique de comportements ou d'idées au sein d'une population ; la dynamique des interactions physiques dans les rassemblements sociaux ; ou la coopération et la collaboration entre individus. Il étudie les approches analytiques et axées sur les données, notamment les techniques statistiques, l'exploration et l'analyse des données, les simulations numériques, la modélisation mathématique, axée sur les données et basée sur les agents, ainsi que l'apprentissage automatique. Il se concentre sur les domaines interdisciplinaires des systèmes complexes, des réseaux et des sciences sociales informatiques.
