Denis Bertieaux mène des recherches dans le domaine de la formation des enseignants. Ses travaux de recherche portent principalement sur les pratiques et le bien-être des enseignants. Depuis octobre 2024, il réalise une recherche doctorale financée par un mandat d'aspirant FRS-FNRS. Cette recherche a pour objet de parvenir à une modélisation du bien-être en enseignement considéré comme un objet d'apprentis, afin de favoriser l'insertion professionnelle des futurs enseignants. Membre du service d'EDUcation et des Sciences de l'Apprentissage (EDUSA) de l'école de Formation des Enseignants de l'Université de Mons, il a également participé à diverses recherches, dont la recherche Consortium mathématiques-géographie-sciences menée dans le cadre du Pacte pour un enseignement d'excellence (réforme de l'enseignement obligatoire en Belgique).