Gary Rosen jest znany głównie z prac nad rozwojem nowych metod diagnostycznych oraz terapii onkologicznych. Jego badania koncentrują się przede wszystkim na mechanizmach działania antybiotyków, syntezie związków organicznych i zastosowaniu nanotechnologii w medycynie. Rosen jest również aktywnie zaangażowany w popularyzację nauki oraz edukację młodych badaczy. Jego dorobek obejmuje liczne publikacje naukowe i współpracę z wielkimi instytucjami badawczymi, takimi jak National Institutes of Health (NIH) w Stanach Zjednoczonych.