Legjelentősebb hazai szakmai eredményei a hazai talajosztályozási rendszer diagnosztikai szemléletű korszerűsítéséhez és talajosztályozási kulcs bevezetéséhez kapcsolódnak. Nemzetközi jelentőségű eredménye a világ egyes országaiban eltérő módszerekkel jellemzett és osztályozott talajok összehasonlíthatóságát, továbbá egységes térképi és adatrendszerbe foglalását biztosító módszerek és útmutatók kidolgozása. Részt vett Európa 1:1 000 000 méretarányú talajtérképének, valamint Európa és Afrika talajatlaszának elkészítésében. E munkák jelentős nemzetközi elismertséget hoztak számára. Tudományos közleményeinek száma 190, az ezekre érkezett független hivatkozások száma 1695, h-indexe 19.

A gödöllői talajtani iskola vezetőjeként 18 PhD-hallgató munkáját irányította, tanítványai közül nemzetközi hírű kutatók, egyetemi oktatók és állami tisztségviselők kerültek ki. Az MTA Agrártudományok Osztályának doktor képviselője, az MTA Tudományetikai Bizottsága tagja. A Nemzetközi Talajtani Unió vezetőségi tagja. Az Agrokémia és Talajtan és a Geoderma Regional folyóiratok szerkesztőbizottsági tagja. Elismerései: Széchenyi Professzori Ösztöndíj (1998), ΓΣΔ The Honor Society of Agriculture, USA (2001), Szent István Egyetem aranyérem (2010), Doby Géza-díj (2013), az ELTE TTK címzetes egyetemi tanára (2014), Treitz Péter-érem (Magyar Talajtani Társaság) (2016), Grassalkovich-díj (Szent István Egyetem) (2017), Nagyváthy János-díj (2018), Brazil Talajtani Társaság Elnöki Medál (2018).

Nevéhez kötődik hazánkban az első borjak/bárányok megszületése in vivo és in vitro fertilizációval előállított, majd mélyhűtött embriókból, valamint a juh embrióátültetési technológia gyakorlati bevezetése (Theriogenology, 1993, 39, 207., 1995. 43, 199.). Vendégkutatóként 5 évet töltött az USA-ban, ahol a szaporodáshoz modellállatként szolgáló főemlősökkel végzett kutatásokat. Továbbfejlesztette az embrió mélyhűtési technológiát (Theriogenology, 1997, 48, 43., 1999, 52, 103.), kidolgozott egy új szuperovulációs és ultrahangos petesejtgyűjtési módszert (Anim. Reprod. Sci., 2002, 70, 287.).

Itthon megalapította az Andrológiai és Asszisztált Reprodukciós Laboratóriumot. Közel 15 éve vesz részt humán reprodukciós orvosi kutatásokban, melynek egyik kiemelkedő eredménye az első gyermek megszületése hazánkban fagyasztott humán petesejtből (J. Assist. Reprod. Genet., 2008, 25, 349.).

Az MTA Mezőgazdasági Biotechnológiai Tudományos Bizottságának két cikluson át titkára, majd elnöke volt. Részt vesz a MAB Agrártudományi Bizottság, valamint az Állategészségügyi Igazságügyi Szakértői Testület munkájában. Ellátja a NKFIH NÖVÁLL zsűrielnöki teendőit. A European College of Animal Reproduction egyik alapítója, az Education and Residence Committee tagja. Az ÁTE-en egyelőre csak az általa vezetett tanszéken folyik szaporodásbiológus/szülész specialista képzés. A University of Bari Aldo Moro vendégprofesszora. 2015-ben Magyar Érdemrend Tisztikeresztje kitüntetést kapott.

Elsőként foglalkozott a hazai fenntartható, természetközeli apróvad-gazdálkodással, amelynek monitoringalapú tartamosságát bevezette a gyakorlatban. Kidolgozta a túzokvédelem ökológiai alapjait és hazai védelmi programját. Nemzetközi hálózatba integrálva működteti a Magyar Vízivad Monitoringot, kidolgozta az első nemzeti szintű vízivad gazdálkodási tervet Európában, amelynek unikális része a vízivad kíméleti területek hálózata. A vadászati és természetvédelmi jogalkotás támaszkodik eredményeire. 30 könyve, 55 könyvrészlete, 7 egyetemi jegyzete és tankönyve, 27 idegen és 166 magyar nyelvű tudományos cikke, 32 idegen és 51 magyar nyelvű konferenciaközleménye jelent meg. Tudományterületén eddig 4 nagy nemzetközi konferenciát szervezett. A publikációira kapott független hivatkozások száma 1095 (ebből külföldi 339), h-indexe 15. A Roth Gyula Erdészeti és Vadgazdálkodási Tudományok Doktori Iskola vezetője. Végzett doktorainak száma 13. Az MTA Közgyűlés doktor képviselője (2 ciklusban). Az Erdészeti Tudományos Bizottságnak 2-2 ciklusban alelnöke, elnöke. A Vadgazdálkodási Albizottság elnöke. A TIT Országos Elnökségének tagja (2010–). Több hazai és nemzetközi szakmai szervezet tagja, tisztségviselője. Szerkeszti a Magyar Vízivad és a Magyar Apróvad Közleményeket. Elismerései: Pro Silva Hungariae Díj (1999), Akadémiai Díj (2004), Gesellschaft für Wildtier- und Jagdforschung külső tag (2005), a Miskolci Egyetem tiszteletbeli doktora (2010), Magyar Érdemrend középkeresztje (2015).

A hazai öntözési kutatásban elsőként foglalkozott a növényállományok felszínhőmérséklete és a vízellátottság kapcsolatának vizsgálatával, és adatai alapján sikerült optimalizálni az öntözések idejét. Nevéhez fűződik a zöldségfajok anti­oxidáns hatású fitonutrienseinek értékelése és a hazai ökológiai adottságokhoz való technológiai alkalmazása. Legjelentősebb nemzetközi elismertségét az ipari paradicsomon folytatott kutatásban érte el. Tudományos közleményeinek száma 203; ezekből 86 a kertészettudomány vezető nemzetközi folyóirataiban jelent meg. Munkáira eddig 1161 független hivatkozás érkezett, h-indexe 19. Témavezetőként hat hallgatója szerzett PhD-fokozatot, négy hallgatója doktorjelölti státuszban van. A Kertgazdaság és az International Journal of Horticultural Science szerkesztőbizottsági tagja. Elismerései: Széchenyi István ösztöndíj (2001), Pro Facultati Scientiae Agrariae Díj (2014), Nagyváthy János-díj (2016), Pro Alimentis Hungariae Díj (2017). Tagja a MAB Agrártudományi Bizottságának és az Országos Doktori Tanácsnak. Több évtizedes, eredményes oktatói munkája, valamint nemzetközi tudományos tevékenysége alapján vált a magyar kertészeti tudomány nemzetközileg elismert képviselőjévé és iskolateremtő egyéniségévé.

A Szegedi Tudományegyetemen létrehozott egy kiemelkedően sikeres, komplex művelettani kutatásokat szolgáló tudományos műhelyt. A világban elsők között foglalkozott a vibrációs membránszűréssel és a mezőgazdasági hulladékokból történő hasznosanyag-, illetve energiavisszanyerés művelettani intenzifikálásával. Világszerte elismert, új tudományos eredményeket ért el az alábbi területeken: membránszeparáció eltömődési mechanizmusainak jellemzése (Desal. and Water Treatm., 2017, 69, 43–49.), műveletek és eljárások hatékonyságát kifejező objektív jelzőszámok kialakítása (Bioresource Techn., 2011, 102, 814–821.; J. on Proc. & Engergy in Agr., 2009, 13, 71–74.), mikrohullámú energiaközlés biodegradációra és extrakcióra kifejtett hatása (Bioresource Techn., 2011, 102, 814–821.; Food & Biopr. Techn., 2012, 5, 921–928.; Desal. & Water Treatm., 2017, 98, 130–136.), komplex eljárások vizsgálata (Environ. Eng. and Manag. J., 2018, 17, 267–272.; J. Cleaner Prod., 2016, 112, 3132–3137.; J. Food Proc. Eng., 2015, 38, 467–473.). Tudományos folyóiratcikkeinek száma 109, a független hivatkozásoké 444 (nemzetközi szakfolyóiratban 349), könyvfejezeteinek száma 4, h-indexe 14. Az SZTE Környezettudományi Doktori Iskola törzstagja, a környezetmérnöki program vezetője. Végzett doktorainak száma 4, aktív doktorandusza 3. Az MTA közgyűlési képviselője (2015–2018), az Agrárműszaki Tudományos Bizottságnak két ciklusban titkára, a Szegedi Területi Bizottság Műszaki Szakbizottságának elnöke.

Kutatómunkája mindig a mikroalgákhoz kapcsolódott. Pályája kezdetén toxikológiai és hidrobiológiai algatesztek eredményeit közölte. Hazai és 4,5 éves brazil hidrobiológiai tapasztalatait könyvrészletekben és jegyzetekben összegezte. A mikroalgák mezőgazdasági alkalmazásával világviszonylatban elsőként ért el eredményeket. Az 1990-es évek elején francia támogatással létrehozta Európa 3. legnagyobb talajalga gyűjteményét. Francia kutatókkal humánpatogénekre, németekkel pedig növénypatogénekre gyakorolt hatás eredményeivel igazolta, hogy gombabetegségek ellen kiváló biopeszticid jelöltek találhatók a mikroalgák között. Dél-afrikai és cseh kutatókkal együttműködve bizonyította, hogy a mikroalgák is termelnek növényi hormonokat. Kísérletekkel igazolta egyes mikroalgák biostimuláns hatását, ami a termés és a növények szárazságstressz-toleranciájának jelentős növekedését eredményezte. Kutatási eredményeire 2008-tól két EU FP7 projekt épült, és egy 2020-ig támogatott H2020 projekt épül. Eredményeinek alkalmazása új lehetőség a növénytermesztés és növényvédelem számára. Elsőként szervezett nemzetközi szimpóziumot mikroalgák és tengeri algakivonatok használatáról a növény/talaj-rendszerben 1996-ban és az azt követő minden második évben. Három külföldi hallgatója kandidátusi, 3 magyar pedig PhD tudományos fokozatot szerzett. Jelenleg 6 PhD-hallgató témavezetője. Tudományos közleményeinek száma 113, h-indexe 14, összesített impaktfaktora 64,7. Közleményeire 492 hivatkozás történt.

A termesztett növények in vitro technikáinak kutatása során új módszereket dolgozott ki a növényregenerálás és az androgenezis hatékonyságának javítására. A világon elsők között használta fel sikerrel a növényi sejt- és szövettenyésztési módszereket a gazdaságilag jelentős növények nemesítésben. Ezzel olyan hídszerepet tölt be az alap- és alkalmazott kutatás között, amely az eredményes munkához nélkülözhetetlen. Úttörőként is igen sikeres volt. Nevéhez főződik itthon az első bio­technológiai úton előállított, szabadalommal védett búzafajta (GK Délibáb, 1992). Biotechnológiai és molekuláris módszerekkel eddig 27 fajtát és hibridet állított elő (21 búza, 3 rizs, 3 fűszerpaprika) hazai és nemzetközi kooperációban, melyek közül 16 szabadalmi oltalommal védett. A nemesítési kutatások mellett figyelemre méltóak a gabonafélék funkcionális genomikájával elért eredményei. Hazánkban elsőként állított elő kutatási céllal transzgénikus búzát, rizst és repcét. Hat nemzetközi tudományos könyvbe írt önálló fejezetet. WOS-ban jegyzett publikációnak száma 103. IF-es lapban 52 cikke született (IF: 47,095). Összes hivatkozásainak száma az MTMT alapján 713, ebből független 564, h-indexe 15. Tíz éve a Cereal Research Communications főszerkesztője, amelynek IF-je hat éve 0,5 körül van. Öt nemzetközi konferencia fő szervezője volt. Tagja az MTA Növénynemesítési Bizottságának. Tíz doktoranduszából hat sikeresen védett. Az Akadémiai Díj (2002), valamint az id. Entz Géza- (2008) és a Darányi Ignác-díj kitüntetettje (2014).

Szűkebb szakterülete az agrár-közgazdaságtan. Legtöbbet idézett munkáiban a globális élelmezés-, energia- és környezetbiztonság közgazdasági összefüggéseit vizsgálta (Renew. Sust. Energy Rev., 2014, 32, 559–578.), továbbá a növényvédelem ökonómiai elemzésével foglalkozott (Agron. Sustain. Dev., 2013, 1, 243–255.). Nevéhez fűződik a GM-növények gazdasági hatásainak átfogó elemzése (AJPS, 2013, 4, 1547–1553.; IFAMR, 2018, DOI: 10.22434/IFAMR2017.0065). Az integrált multitrofikus haltermelő rendszerek (IMTA) jövedelmezőségét és fenntarthatóságát is vizsgálta (Sustainability, 2018, 10, 1, 177.; Reviews in Aquaculture, 2018, DOI: 10.1111/raq.12260). Több hazai és nemzetközi monográfia, illetve monográfiafejezet szerzője (Soil Quality and Biofuel Production, 2010; Biofuel Crop Sustainability, 2013). Rangos nemzetközi konferenciákon (OECD, Európai Parlament, Európai Bizottság, FAO stb.) szerepelt plenáris előadóként, és az EASAC munkacsoportjának tagja volt 2016–2018 között. Hét hallgatója szerzett PhD-fokozatot. Az MTA AKB elnöke. Munkáját Akadémiai Díjjal (2011) és Honoris Causa címekkel (Pannon Egyetemen és Delhi School of Professional Studies and Research) is elismerték. Szerkesztőbizottsági tag többek között az Amfiteatru Economic (Q2) és a Journal of Reviews on Global Economics (Scopus) szakfolyóiratokban. Folyóiratcikkeinek száma 190, ebből 14 Q1 (7 D1), 20 Q2 (összes IF: 91), a független hivatkozások száma tudományos közleményeire 940, ebből 560 nemzetközi folyóiratokban.

Szakterülete a klinikai állatorvos-tudományok, a nagyállat szülészet és a szaporodásbiológia.

Fő kutatási területe az embrionális és perinatális mortalitás klinikopatológiá­ja. Úttörő szerepet játszott az állatorvosi-neonatológia mint önálló tudományterület megteremtésében. Szerkesztője a 2018-ban megjelenő szarvasmarha neo­natológiai könyvnek. Elsőként tisztázta az ultrahangvizsgálatok pontosságát befolyásoló tényezőket (Vet. Q, 1995), a vemhességi fehérjék felezési idejét (Vet. J., 2003) és a sav-bázis egyensúly szerepét a borjak perinatális mortalitásában (Vet. Bull, 2003). Az MTA–SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport vezetőjeként (2013–) a szarvasmarha- és lógyógyászat újabb klinikai diagnosztikai módszereinek kidolgozását irányítja. 1 PhD-hallgató témavezetője volt. Tanítványai számos hazai és nemzetközi díjat nyertek. Eredményeit 292 idegen és magyar nyelvű közleményben publikálta (IF: 195,32). Független hivatkozások száma 1292, h-index: 21. A szakterületi folyóiratrangsor fölső 10%-ába eső (D1) publikációinak száma 11, míg az első negyedbe (Q1) 45 tartozik. Tudományos elismerései: Széchenyi Professzori Ösztöndíj (1998), Honorary Scientist (2004) és Research Advisor (2010) Rural Development Administration, Dél-Korea, Nádaskay-Hagenlocher-díj (2011), a Lengyel Állatorvos Társaság „Honoris causa” tagja (2014). World Association for Buiatrics főtitkára (2002–2016), majd tiszteletbeli főtitkára (2018), az MTA Állatorvos-tudományi Bizottság alelnöke (2009–2017). Szenci Ottó a klinikai állatorvos-tudományok nemzetközileg is kiemelkedő iskolateremtő egyénisége.

A világon elsők között indított klímaváltozást szimuláló kutatásokat fitotronban. Eredményeit az általa koordinált program elfogadásával az EU az FP7-REGPOT-2007-1 pályázat keretében Magyarországon elsőként ismerte el. Elsők között állapította meg az őszi búza fagyállósági szintjének változását és a kromoszómákon lévő fagyállósági gének eltérő működését (Euphytica, 1989, 43, 41–45.). Amerikai kutatókkal MRI-eljárással vizsgálta a búza bokrosodási csomójában a víz fagyási folyamatát, és feltárta a részleges fagykár okát (Plant Cell Environ., 1995, 18, 535–544.; Plant Cell Environ., 1996, 19, 33–42.). A SEE-ERA.NET EU project (ID: 10273) koordinátoraként irányította a Közép- és Kelet-Európai Régióban a genetikai források fenotípusos jellemzését a stressztolerancia növelésére (Euphytica, 2012, 186, 139–151.). Francia kutatókkal kimutatta a búza vernalizációs igényének és fotoperiódusos érzékenységének jelentőségét a genotípusok klimatikus alkalmazkodóképességében (J. Exp. Bot., 2012, 63, 847–857.). 753 közleményéből 285 a tudományos publikáció. Összes IF: 87,22; független hivatkozások: 1348, h-index: 22. Vezető és meghatározó nemesítője 8 zabfajtának és 9 durumbúzának. Társ­nemesítője 63 őszi búzafajtának, valamint társfeltalálója 47 szabadalmi oltalomban részesített találmánynak, melyeket több mint 4,5 millió hektáron ter­mesztettek. Közreműködik az ELTE, SZIE és a PE doktori iskoláinak képzésében. Öt hallgatója szerzett PhD-fokozatot. Munkáját Jedlik Ányos-díjjal és Akadémiai Díjjal ismerték el.

Szakterületén, a gyógynövények agrárvonatkozású kutatásában ma a legismertebb hazai aktív kutató. Nemzetközileg is jelentős eredményei a gyógynövények produkcióját és hatóanyagait befolyásoló biotikus és abiotikus tényezők feltárásához kapcsolódnak. Fitotron modellezéssel feltárta a környezeti tényezők hatását több, hazánkban rendszeresen termesztett illóolajos faj produkciójára és drogminőségére. Új megközelítésben, egyedi szinten vizsgálta több faj intraspecifikus kémiai variabilitását. Részletesen leírta a terpenoid hatóanyagok változását az egyedfejlődés egyes fázisaiban, illetve a szervi differenciálódás függvényében. Ezen eredményeket 64 lektorált (köztük 29 IF-es) cikkben és számos egyéb közleményben publikálta. Másik hangsúlyos kutatási területe a mák, amelynek nemesítési és technológiai eredményei a stratégiai jelentőségű hazai termelést szolgálják már 21 éve. Az étkezési fajtakör kutatásával új, innovatív irányt nyitott. Alapkutatási eredményei az alkaloid hatóanyagok öröklődésére és a mák fagytűrésére irányulnak (9 publ./4 IF).

Kiemelkedő alakja a gyógynövények nemesítésének. 19 államilag elismert fajta előállításában vett részt (köztük 2 külföldi és egy EU-szabadalmas), e munkáját Akadémiai Szabadalmi Nívódíjjal is elismerték (2014).

Publikációinak száma csaknem 500, ebből MTMT szerinti tudományos munka 244, független idézettsége 535. Teljesítménye kimagasló a tudományos utánpótlás nevelésben, valamint a tudomány népszerűsítésben is.