Scheiffele erforscht die Mechanismen der Ausbildung neuronaler Netzwerke im zentralen Nervensystem. Insbesondere studiert er die Bildung von Synapsen. Peter Scheiffele entdeckte eine bedeutende Rolle der neuronalen Adhäsionsmoleküle Neuroligin und Neurexin in der Synapsenbildung. Er zeigte, dass Neuroligin eine trans-synaptische Verbindung mit dem präsynaptischen Oberflächenrezeptor Neurexin eingeht und wichtig für die Organisation der Bestandteile der Synapsenmembran ist. Seine Arbeiten zur Entstehung und Auflösung neuronaler Synapsen führten auch zu Einblicken in neuronale Erkrankungen wie Autismus und deren Behandlungsmöglichkeiten.
Peter Scheiffele, Johan Peränen und Kai Simons: N-glycans as apical sorting signals in epithelial cells. In: Nature. Band 378, 1995, S. 96–98. PMID 7477300
Peter Scheiffele, Jinhong Fan, Jenny Choih, Richard Fetter und Tito A. Serafini: Neuroligin expressed in nonneuronal cells triggers presynaptic development in contacting axons. In: Cell. Band 101, 2000, S. 657–669. PMID 10892652
Ben Chih, Holly Engelman, Peter Scheiffele: Control of excitatory and inhibitory synapse formation by neuroligins. In: Science. Band 307, 2005, S. 1324–1328. PMID 15681343
Takatoshi Iijima, Karen Wu, Harald Witte, Yoko Hanno-Iijima, Timo Glatter, Stéphane Richard, Peter Scheiffele: SAM68 regulates neuronal activity-dependent alternative splicing of Neurexin-1. In: Cell. Band 147, Nr. 7, 2011, S. 1601–1614. PMID 22196734
Stephane Baudouin, Julien Gaudias, Stefan Gerharz, Laetitia Hatstatt, Keiku Zhou, Pradeep Punnakkal, P; Kenji F Tanaka, Will Spooren, Rene Hen, Chris I. De Zeeuw, Kaspar Vogt, Peter Scheiffele: Shared Synaptic Pathophysiology in Syndromic and Non-syndromic Rodent Models of Autism. In: Science. Band 338, Nr. 6103, 2012, S. 128–132. PMID 22983708