Научная деятельность Артёма Оганова заключается в области теоретического дизайна новых материалов, изучения состояния вещества при высоких давлениях (в частности, в недрах Земли и планет), разработки методов предсказания структуры и свойств вещества. 13

Некоторые достижения учёного:

• Разработка эволюционного метода для предсказания кристаллических структур (USPEX) на основании только химического состава и внешних условий. 2 С помощью разработанного алгоритма вместе с соавторами предсказал новую сверхтвёрдую структуру бора (2009), прозрачную фазу натрия (2009), стабильные соединения гелия (2017), ряд стабильных хлоридов натрия (2013) и др.. 2 Множество предсказанных материалов было подтверждено экспериментом. 2
• Соавтор открытия нового двумерного материала — борофена (2015). 2
• На основе теоретически рассчитанных упругих свойств минералов и данных сейсмической томографии предложил модель распределения температур в мантии Земли (2001). 2
• Соавтор открытия новой пост-перовскитной фазы MgSiO3, свойства которой объяснили аномалии слоя D' близ границы земной мантии с ядром (2004). 2
• Предложил новую шкалу электроотрицательностей химических элементов (2022), которая позволила объяснить множество необычных явлений химии высоких давлений. 2
• Предсказал и исследовал (с 2015 года) ряд новых высокотемпературных сверхпроводников, в том числе ThH9, ThH10, (La,Y)H6, (La,Y)H10 и др.. 2