Kutatási területei közé tartozik a robot manipuláció és irányítás, az ember-robot együttműködés, valamint a szolgáltató robotika. Tizenkilenc könyv társszerzője/társzerkesztője, több mint 130 folyóiratcikk és több mint 300 konferenciacikk/könyvfejezet szerzője; könyve, a Robotika: Modellezés, Tervezés és Irányítás, az egyik legszélesebb körben használt tankönyv világszerte, amelyet kínai, görög és olasz nyelvre is lefordítottak. Több mint 30 keynote előadást tartott, valamint több mint 150 meghívott előadást és szemináriumot tartott világszerte intézményekben, és számos díjat nyert, köztük a legutóbbi Engelberger Oktatási Díjat (2022). Az IEEE, ASME, IFAC és AAIA tagja. A Springer Tracts in Advanced Robotics sorozat, a Springer Proceedings in Advanced Robotics sorozat társszerkesztője, valamint több folyóirat szerkesztőbizottságában is részt vett, emellett számos nemzetközi konferencia elnökeként vagy társelnökeként működött. Társzerkesztője a Springer Handbook of Robotics könyvnek, amely megkapta az AAP PROSE Díjat a Fizikai Tudományok és Matematikai Kiválóságért, és nyert az Engineering & Technology kategóriában (2009). Csoportja huszonöt európai projektet nyert el, beleértve egy Synergy Grant és egy Advanced Grant támogatást az Európai Kutatási Tanácstól. Az IEEE Robotikai és Automatizálási Társaság elnökeként, műszaki tevékenységekért felelős alelnökeként, publikációkért felelős alelnökként, az AdCom tagjaként és neves előadóként is szolgált. Az Európai Robotikai Szövetség Igazgatóságának is tagja. Professor Siciliano jelenleg az IFAC Pavel J. Nowacki Neves Előadója, a Nemzetközi Robotikai Kutatási Alapítvány Igazgatóságának tagja, valamint a Rovial Space Tanácsadó Testületének tagja.