Natacha Duroisin mène des recherches fondamentales et appliquées dans les domaines de la psychologie des apprentissages scolaires et de la formation des enseignants. Situés à mi-chemin entre les sciences de l’éducation, les psychologies (neuro)cognitive/développementale et les didactiques, ses travaux de recherche portent sur la compréhension du fonctionnement (neuro)cognitif des apprenants lorsque ceux-ci sont impliqués dans des apprentissages scolaires. L’objectif est de mieux comprendre comment les élèves apprennent pour, in fine, améliorer les pratiques de classe des enseignants tout en favorisant leur bienêtre. Natacha Duroisin dirige le service d’Education et des Sciences de l’Apprentissage (EDUSA), coordonne des recherches menées dans le cadre des travaux du Pacte pour un enseignement d'excellence (réforme de l'enseignement obligatoire en Belgique) et est impliquée dans la réforme de la formation initiale des enseignants en Fédération Wallonie-Bruxelles. Elle a débuté sa carrière en recherche à l'Université de Montréal (Centre de Recherche Interuniversitaire sur la Formation et la Profession Enseignante) et à l'Université de Mons (dans le service du Dr. Prof. Marc Demeuse) en tant qu'assistante de recherche puis Aspirante F. R. S. – FNRS (Fonds National de la Recherche scientifique), ce qui lui a permis de soutenir sa thèse de doctorat en 2015 dans le domaine de la cognition spatiale (acquisition des apprentissages spatiaux dans une perspective développementale).