Hardell har i hovedsak forsket på kreftrisiko ved forskjellige miljømessige påvirkninger. Mest kjent er han for sin forskning på elektromagnetisk stråling, og han har gjennomført en rekke studier på sammenhengen mellom mobilstråling og hjernekreft. Hans studier var avgjørende for at International Agency for Research on Cancer i 2011 klassifiserte ikke-ioniserende stråling som .