Göran Duus-Otterströms forskning handlar till stor del om klimaträttvisa, det vill säga om hur kostnader förenade med olika klimatåtgärder borde fördelas mellan individer, länder och generationer. Han har inom detta område undersökt olika historiska principer, i synnerhet idén att nedärvt ”smutsigt” välstånd kan läggas nuvarande människor till last. Han forskar även om rättvisa straff och om relationen mellan statens legitimitet och dess rätt att kräva medborgarnas lydnad.