Mattias O'Nils forskning ligger i gränslandet mellan elektronik och datateknik. Den är främst inriktad mot att ta fram effektivare sätt att utveckla nya elektroniksystem.

Han började forska 1994 och är verksam vid Mittuniversitetet Campus Sundsvall. Där driver han ett flertal forskningsprojekt tillsammans med både nationella och internationella företag och forskare.