Hagen startet sin akademiske karriere ved Universitetet i Bergen hvor hun disputerte med en avhandling om retorikk med utgangspunkt i den italienske senrenessansedikteren Giraldis tragedier. Hun arbeidet etter dette som førsteamanuensis i italiensk litteratur på Det humanistiske fakultet, og ble professor i 2017. Forskningen hennes har tyngdepunkt i den italienske litteraturen på 1500-tallet og italiensk samtidslitteratur. Hun har også forsket i skjæringsfeltet mellom litteratur og naturvitenskap, og har initiert forskergruppen Litteratur og vitenskap.