Les activités de recherche de Sylvain Brohez sont en lien avec l'étude et la prévention des risques industriels majeurs, notamment dans le contexte de la Directive Seveso. Depuis une dizaine d’années, ses activités se sont surtout concentrées sur la sécurité incendie (développement d’outils pour la caractérisation de la réaction au feu de matériaux dans des conditions sous-ventilées ou sous-oxygénées, toxicité et propagation des fumées…).