Ses travaux sur la structure interne des étoiles et des planètes ont apporté des contributions essentielles à la compréhension de leurs évolutions. Ses recherches ont été récompensées par de nombreux prix et distinctions internationales.
Ses recherches portent sur l'hydrodynamique stellaire et les exoplanètes. Isabelle Baraffe développe des modèles théoriques pour explorer les étoiles de faible masse et les objets substellaires, notamment les naines brunes et les exoplanètes. La communauté scientifique s'est intéressée pour la première fois aux étoiles de faible masse après le premier signalement de naines brunes en 1995 (Gliese 229 b), et les modèles de référence d'Isabelle Baraffe sont utilisés pour créer des plans d'observation. Isabelle Baraffe est la pionnière des fondements théoriques des exoplanètes et ses calculs sont utilisés pour comprendre les données d'observation du télescope spatial James Webb et de l'Extremely Large Telescope.
Elle développe des outils numériques combinant des approches informatiques et une physique complexe pour étudier la dynamique de l'astrophysique. Son code tridimensionnelMUSIC (MUlti-dimensionnel Stellar Implicit Code) peut prédire les processus astrophysiques fondamentaux et a reçu deux subventions du Conseil européen de la recherche. Elle développe le domaine de l'astérosismologie – l'utilisation des modes de pulsation pour étudier l'intérieur des étoiles.
Distinctions
1999: Médaille de bronze du Centre national de la recherche scientifique;
2004: Prix Johann Wempe de l'Institut Leibniz d’astrophysique de Potsdam, pour ses «avancées théoriques dans le champ de l'évolution des étoiles de faible masse, des naines brunes et des planètes gazeuses extrasolaires»;
2005: Gauss Professorship, décerné par l'université de Göttigen;
2020: Prix Viktor Ambartsumian, pour ses «contributions fondamentales dans le domaine des étoiles de faible masse, des naines brunes et des exoplanètes, ainsi que pour ses idées novatrices dans les domaines de l'astérosismologie et des binaires compacts»,;
2023: Prix Lodewijk Woltjer Lecture de la Société européenne d'astronomie, pour «ses contributions fondamentales à la compréhension des étoiles de faible masse, des naines brunes et des exoplanètes»;
2024: Prix Fred Hoyle de l'Institute of Physics pour «ses recherches pionnières en astrophysique théorique qui ont révolutionné la compréhension de la structure et de l’évolution des étoiles et des planètes»;
