Son activité scientifique se partage entre le développement du modèle de climat de l’Institut Pierre Simon Laplace et l’exploitation de simulations numériques permettant de comprendre les variations passées, présentes et futures du climat. Ses activités propres concernent les interactions océan-atmosphère, les grands équilibres des cycles de l’énergie et de l’eau et le rôle de l’océan dans les changements de climat ou les changements de variabilité de l’échelle saisonnière à interannuelle. Elle coordonne au niveau international le Paleoclimate Modeling Intercomparison projects et s’implique auprès de publics spécialisés ou non, afin de les sensibiliser aux questions du climat et de l’environnement. Elle a reçu la médaille Milankovich de la division climat de l’EGU en 2009 et les insignes de Chevalier dans l’Ordre National de la Légion d'Honneur en 2012. Elle est l’un des auteurs des 4èmes et 5ème rapports du GIEC