Olivier Verlinden a des activités de recherche dans le domaine des vibrations (vibrations environnementales engendrées par le trafic ferroviaire, calcul aux vibrations des cartes électroniques), de la simulation numérique des systèmes multicorps, et de la mécatronique, avec pour application actuelle pour ces dernières la réalisation d'une orthèse active de cheville. Il est impliqué dans une dizaine de thèses en tant que promoteur ou membre du comité d'accompagnement.