המחקר של דנה פיסמן מתמקד ביסודות של אימות פורמלי ותכנון מערכות, במטרה לשפר את האמינות והנכונות של מערכות ממוחשבות. היא מפתחת מסגרות מתמטיות ואלגוריתמיות להגדרה, אימות, ניתוח, מדידה ולמידה של התנהגות מערכות. עבודתה נשענת על לוגיקה, תורת האוטומטים, תורת המשחקים האלגוריתמית, תורת הלמידה החישובית, ויסודות מתמטיים נוספים.
