Zijn onderzoek draait om de vraag: "Wat zijn psychologische kenmerken?” Een psychose of depressie is volgens Borsboom niet te herleiden tot één enkele oorzaak. Borsboom ontwikkelde de netwerkhypothese die stelt dat een psychologisch kenmerk als depressie bestaat uit een netwerk van symptomen die elkaar versterken. Met een team van methodologen, statistici en klinisch psychologen is hij het Psychosystems Project begonnen, waarin ze netwerken modelleren en technieken van complexe systeemanalyse toepassen op psychopathologie en persoonlijkheidskenmerken. In 2019 ontving hij een NWO-Vidi beurs voor dit project, en in 2015 een ERC-consolidatorbeurs. Met zijn onderzoek hoopt hij bij te dragen aan de verbetering van het begrip en de behandeling van psychologische problemen.

Sinds 2018 is hij de programmaleider van de programmagroep Psychologische Methodenleer bij het departement Psychologie van de Universiteit van Amsterdam.

Om zijn werk publiekelijk toegankelijk te maken schrijft hij blogs en artikelen en geeft hij regelmatig interviews.