El doctor Baccarelli es investigador principal y profesor (Leon Hess) de Ciencias de la Salud Ambiental en la Escuela de Salud Pública Mailman de la Universidad de Columbia en Nueva York. Actualmente, también funge como presidente del Departamento de Ciencias de la Salud Ambiental y como director del Laboratorio de Precisión de Salud Ambiental de la Universidad de Columbia.

Las investigaciones del doctor Baccarelli exploran los mecanismos epigenéticos y moleculares como vías funcionales potenciales que vinculan la exposición a contaminantes ambientales con enfermedades humanas. Sus actividades de investigación de laboratorio se centran específicamente en la epigenética, la mitocondriómica y la epigenómica computacional.

El doctor Baccarelli es actualmente el investigador principal de múltiples proyectos financiados por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y, desde 2010, su laboratorio ha contribuido con publicaciones sobre la intersección entre la epigenética, la epidemiología molecular y la salud ambiental.

Sus proyectos recientes investigan los efectos en la salud de la exposición ambiental, incluida la contaminación atmosférica por partículas, los metales, el bisfenol A, los ftalatos y los plaguicidas, así como los factores de riesgo comunes, tales como la violencia psicosocial, el tabaquismo pasivo, la dieta materna y las alteraciones metabólicas. El laboratorio del doctor Baccarelli ha estado realizando estudios sobre la población estadounidense, así como en grupos altamente expuestos a condiciones especiales en diferentes países como China, Canadá, México, Italia, Israel, Polonia, Tailandia, Omán, Bulgaria, Rusia, entre otros.

Es miembro de consejos editoriales de importantes revistas científicas como Environmental Epigenetics, Journal of Applied Toxicology, así como de la revista líder en investigación de salud ambiental, Environmental Health Perspectives. Su laboratorio ha producido más de 400 publicaciones, incluidos cerca de 200 artículos indexados en PubMed en los últimos cinco años.

Ha recibido las siguientes distinciones: el Premio Académico Internacional del Ministerio de Universidades e Investigación Científica de Italia en 2005; el Premio de Excelencia en la Investigación y Reconocimiento Internacional otorgado por la Dirección de Salud de Lombardía en Milán, Italia, en 2009, y el Premio Drago Rivera de Ciencias Ambientales y Protección de la Salud Pública de la Academia de Ciencias y Humanidades de Lombardía en Milán, Italia en 2010.

En 2012, fue nombrado Revisor del Año de la revista Environmental Health Perspectives. Y, en 2013, fue distinguido por la misma revista con el Artículo del Año (Paper of the Year).