Studier av politisk atferd, valg og velgeratferd stod sentralt i Listhaugs forskning. Særlig må hans samarbeid med de amerikanske forskerne George Rabinowitz og Stuart Macdonald om retningsteorien nevnes. I disse arbeidene ble blant annet data fra de norske valgundersøkelsene benyttet. Han hadde en omfattende vitenskapelig produksjon.