Zijn onderzoek richt zich vooral op pulsars: neutronensterren die als kosmische vuurtorens met regelmaat kortdurende pulsen uitzenden. Zijn ontdekkingen van onder meer de snelst draaiende - en de zwaarste - neutronenster hebben een grote impact gehad op zowel de astronomie, de kernfysica en de theoretische fysica. Hessels vertelt graag over zijn werk op basisscholen en tijdens publieksevenementen en ontwikkelde de ‘knutselpulsar’ waarmee kinderen iets leren over rotatie en magnetische velden.
