Dans un premier temps, Henri Hugonnard-Roche s'est occupé de l'histoire de la philosophie naturelle dans le Moyen Âge latin, en particulier au XIVe siècle (Buridan, Nicole Oresme, Albert de Saxe) et de l'histoire de l'astronomie, à travers l'œuvre de Copernic et celle de son unique disciple, Joachim Rheticus.
Par la suite ses travaux se sont orientés vers la tradition scientifique et philosophique arabe; la tradition syriaque de philosophie d'inspiration aristotélicienne. S’agissant de la tradition arabe, ses travaux ont porté notamment sur les commentaires d’Averroès en matière de philosophie naturelle, en particulier au De Caelo d’Aristote, et sur la tradition de l’Organon. S’agissant de la tradition syriaque, ses travaux ont porté sur les traductions des traités de l’Organon (Catégories, De Interpretatione, Premiers Analytiques) et sur certains commentaires ou adaptations ou résumés de logique concernant ces ouvrages.