Hjorts forskning spenner vidt innen statistisk metodologi og anvendt sannsynlighetsteori, og han har levert viktige bidrag innen ikkeparametrisk og semiparametrisk Bayes-metodikk (Beta-prosesser), ikkeparametrisk regresjon og tetthetsestimering (lokal likelihood), modellvalg og modellblanding (the Focussed Information Criterion). En artikkel om frekventistisk modellblanding, med Gerda Claeskens som medforfatter, ble valgt ut som «Fast Breaking Paper in the Field of Mathematics» av Essential Science Indicators i 2005. Hjort ble valgt inn i Det Norske Videnskaps-Akademi i 1999. I 2013 ble han tildelt Sverdrupprisen som fremragende representant for statistikkfaget.