Το ερευνητικό έργο του Πέτρου Στεφανέα αφορά κυρίως τις εφαρμογές των τυπικών μεθόδων και της λογικής σε μια σειρά από θέματα πληροφορικής και τεχνητής νοημοσύνης.

Τα τελευταία χρόνια ενδιαφέρεται ερευνητικά για θέματα όπως οι τυπικές μέθοδοι στο λογισμικό, η προστασία των προσωπικών δεδομένων, τα ανοικτά δεδομένα και οι σχετικές πολιτικές της ΕΕ, η λογική και η ηθική της τεχνητής νοημοσύνης και των ρομπότ και της πληροφορίας.

Διδάσκει το μεταπτυχιακό μάθημα «Τεχνορύθμιση και Επιστήμη των Δεδομένων» στη ΣΕΜΦΕ.

Τακτικό μέλος της Επιτροπής Ηθικής και Δεοντολογίας του ΕΜΠ. Συμμετέχει ως εκπρόσωπος της Ελλάδας στα δίκτυα COST όπως Wearable Robots, On the Problematic Use of Internet.

Έχει συνδιοργανώσει ή συμμετάσχει σε επιστημονικές επιτροπές συνεδρίων όπως Information Law, Formal Methods on Privacy, Philosophy and Computer Science and Philosophy and the Web.

Το ακαδημαϊκό του έργο περιλαμβάνει 2 βιβλία Springer (συνεκδότης), 31 άρθρα σε διεθνή περιοδικά με κριτές, 77 άρθρα σε διεθνή συνέδρια με κριτές ή σε τόμους, 44 ανακοινώσεις σε συνέδρια, πολλά ως προσκεκλημένος ομιλητής.

Επιστημονικός υπεύθυνος από πλευράς ΕΜΠ για έργα όπως “Open Sciences initiative for the Serbian Universities” (Erasmus+)”, “Steam2Go” (Erasmus+)”, Legicrowd (Horizon) και “e-Signature and Erasmus student card (European Commission CEF)”.