Denis Nonclercq a des activités de recherche dans les domaines suivants: L'étude des altérations histopathologiques liées à l'exposition à divers agents toxiques (nanoparticules d'oxyde métallique, perturbateurs endocriniens,...); L'étude de marqueurs dans le mélanome et les tumeurs oestrogéno-dépendantes; L'étude de la vision chez les Squamates. Il encadre 4 doctorants dans ces diverses thématiques.