David Bailleul consacre ses recherches au droit administratif, aux droits fondamentaux et au droit de l’énergie solaire. Le contentieux administratif a constitué l’essentiel de ses travaux, avec d’ la rédaction d’une thèse relative à la distinction des recours (LGDJ, Bibl. Droit public, 2001), d’un ouvrage (Le procès administratif, LGDJ, Systèmes, 2014), puis de nombreux articles et notes de jurisprudence. Une partie de ces études interroge le modèle français de contrôle de légalité des actes administratifs et en propose une évolution et une restructuration, tandis que d’autres publications concernent certains aspects de la procédure contentieuse administrative. Il a parallèlement écrit sur différents sujets (service public, fonction publique, libertés publiques, etc.), en lien avec ses activités d’enseignement. Il a également développé une activité de recherche relative aux thématiques transversales de l’Université Savoie Mont Blanc, en particulier dans le domaine de l’énergie solaire, avec la publication d’ouvrages collectifs qu’il a dirigés ou codirigés.